一種逐次多級(jí)專家系統(tǒng)輔助的可摘局部義齒支架修復(fù)技術(shù)

陳昕 毛渤淳 解晨陽(yáng) 張倩倩 孫紀(jì)奎 岳莉 于海洋

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院口腔修復(fù)工藝教研室，成都 610041

可摘局部義齒是牙列缺損的常規(guī)修復(fù)方法，人類口腔缺牙形式的排列組合方式可有65 536種，再加上臨床患者口腔內(nèi)存在的牙齒的形態(tài)、部位的差異，使可摘局部義齒的設(shè)計(jì)方案更加復(fù)雜[1]。此外，還要考慮到患者的美觀、生理及個(gè)性化需求，可摘局部義齒的設(shè)計(jì)與制作歷來(lái)被認(rèn)為是口腔醫(yī)學(xué)中最基礎(chǔ)也是較為綜合復(fù)雜的修復(fù)方式[2]。當(dāng)支架設(shè)計(jì)完成后，臨床上還需對(duì)有關(guān)基牙進(jìn)行相應(yīng)的牙體預(yù)備。但是，目前大多的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（com puter aided design，CAD）活動(dòng)義齒系統(tǒng)忽略了牙體預(yù)備方案的制定，降低了臨床工作的效率。而且目前的可摘局部義齒設(shè)計(jì)方案大多依賴于手繪紙質(zhì)設(shè)計(jì)單。由于醫(yī)師繪畫水平、風(fēng)格及習(xí)慣不一，醫(yī)生給技師制作義齒的工作授權(quán)書上，支架繪制圖標(biāo)不統(tǒng)一、不規(guī)范。一個(gè)義齒加工廠可能需要辨認(rèn)幾百上千種不同“風(fēng)格”的設(shè)計(jì)單，這樣的醫(yī)技信息傳遞往往存在誤判且耗費(fèi)不少工作時(shí)間。

基于上述問(wèn)題，本研究嘗試應(yīng)用新型的可摘局部義齒專家系統(tǒng)RD-Designer輔助活動(dòng)義齒支架設(shè)計(jì)。本文將通過(guò)1例臨床案例詳述此專家系統(tǒng)的臨床應(yīng)用方法。

1 操作方法介紹

患者男性，47歲，自述多顆牙缺失10余年。病史采集顯示，患者10余年前牙齒陸續(xù)脫落，未行診治，現(xiàn)來(lái)四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院修復(fù)Ⅱ科修復(fù)缺牙。口內(nèi)檢查見(jiàn)：上頜牙缺失，下頜34—37牙、31—43牙、46牙、47牙缺失，口內(nèi)余留牙32牙、33牙、44牙、45牙叩診、探診及松動(dòng)度檢查均未見(jiàn)明顯異常（圖1）。結(jié)合臨床及影像學(xué)檢查制定治療方案：上頜種植覆蓋義齒、下頜可摘義齒修復(fù)。本文為介紹RD-designer系統(tǒng)的使用，僅敘述下頜的修復(fù)過(guò)程。

圖1 案例患者口內(nèi)情況Fig 1 Case of tooth loss

1）建立病例：在界面左側(cè)選擇“下頜牙列”，在主界面根據(jù)患者缺牙情況完成缺牙位的選擇，其中灰色為缺失牙（圖2）。

圖2 軟件選擇缺失牙位界面Fig 2 Software interface of selecting missing teeth

2）一級(jí)方案設(shè)計(jì)：根據(jù)缺牙位在數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配備選方案，在界面左側(cè)顯示縮略圖。縮略圖為根據(jù)經(jīng)典教材在數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)設(shè)的修復(fù)方案[3-5]。此案例中選擇方案4：因患者缺牙較多且為游離缺失，故45牙設(shè)計(jì)回力卡，44牙設(shè)計(jì)RPL組卡，有一定的應(yīng)力中斷作用，減少咀嚼過(guò)程對(duì)基牙產(chǎn)生的側(cè)向力；33牙放置RPT組卡，相較于尖牙卡美觀性提高，相較于RPI組卡固位力提高。點(diǎn)選此方案后其顯示在主界面，點(diǎn)擊下一步（圖3）。

3）二級(jí)方案設(shè)計(jì)：點(diǎn)擊一級(jí)方案下放置卡環(huán)的基牙，依次輸入松動(dòng)和傾斜情況，默認(rèn)狀態(tài)為無(wú)傾斜、無(wú)松動(dòng)。

圖3 軟件一級(jí)方案實(shí)現(xiàn)界面Fig 3 Software interface of design stage one

對(duì)于松動(dòng)情況。如果基牙Ⅰ度松動(dòng)，且存在相鄰天然牙，則可以選擇使用牙周夾板類卡環(huán)，如連續(xù)卡環(huán)等。如果基牙Ⅱ度松動(dòng)及以上，不適合作為基牙放置卡環(huán)，則需要進(jìn)行卡環(huán)“跳轉(zhuǎn)”，即將卡環(huán)跳轉(zhuǎn)調(diào)整至遠(yuǎn)離缺失牙的一側(cè)。由于不同卡環(huán)所對(duì)應(yīng)的牙位略有區(qū)別，若新基牙與跳轉(zhuǎn)前基牙的同名卡環(huán)存在，則顯示為同名卡環(huán)。若同名卡環(huán)不存在，則顯示為三臂卡環(huán)。

對(duì)于傾斜情況。根據(jù)基牙的近遠(yuǎn)中及唇舌方向劃分9個(gè)傾斜狀態(tài)。由于軟件默認(rèn)支托位置位于近中，故當(dāng)基牙向近中方向傾斜時(shí)，彈出窗口提示“是否更換卡環(huán)支托位置”。當(dāng)基牙有頰舌側(cè)方向傾斜時(shí)，若卡環(huán)為桿型卡環(huán)，則彈出窗口提示“是否確定選擇桿型卡環(huán)”。

此案例中各基牙均無(wú)松動(dòng)、傾斜，各基牙選擇松動(dòng)度為“0°”，傾斜方向?yàn)椤罢?，輸入完成后點(diǎn)擊下一步（圖4）。

圖4 軟件二級(jí)方案實(shí)現(xiàn)界面Fig 4 Software interface of design stage two

4）三級(jí)方案設(shè)計(jì)：對(duì)二級(jí)方案中部分卡環(huán)不滿意的設(shè)計(jì)，可點(diǎn)選該卡環(huán)，左側(cè)界面出現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的可平行替換的卡環(huán)，根據(jù)美學(xué)等個(gè)性化考量點(diǎn)選其中一個(gè)卡環(huán)，即可以完成局部個(gè)性化調(diào)整。此方案中考慮到患者45牙的牙體表面存在一條唇面延伸至遠(yuǎn)中面的隱裂，不適宜放置支托，故將45牙上的回力卡環(huán)更換為圈型卡環(huán)，將支托從遠(yuǎn)中移至近中。完成后的三級(jí)支架設(shè)計(jì)方案，即最終方案（圖5）。

圖5 軟件三級(jí)方案實(shí)現(xiàn)界面Fig 5 Software interface of design stage three

5）備牙指導(dǎo)：軟件根據(jù)支架支托和鄰面板的位置，分別生成基牙支托凹和導(dǎo)平面的預(yù)備方案（圖6），醫(yī)生在椅旁可據(jù)此方案進(jìn)行牙體預(yù)備（圖7）。

圖6 軟件提供備牙指導(dǎo)方案界面Fig 6 Software interface of guideline of tooth preparation

圖7 44牙遠(yuǎn)中支托牙體預(yù)備Fig 7 Tooth preparation of mandibular fi rst premolar

6）支架制作及試戴：根據(jù)RD-designer中生成的三級(jí)方案對(duì)支架進(jìn)行CAD/計(jì)算機(jī)輔助制作（computer aided manufacturing，CAM）（圖8、9）。

圖8 CADFig 8 CAD

圖9 CAMFig 9 CAM

運(yùn)用exo-CAD軟件按照最終方案設(shè)計(jì)支架，通過(guò)選擇性激光熔覆技術(shù)制作鈷鉻鉬合金支架。經(jīng)過(guò)支架試戴，最終將可摘局部義齒戴入患者口內(nèi)（圖10）。

圖10 戴入患者口內(nèi)的可摘局部義齒Fig 10 Removable partial denture try in

2 討論

醫(yī)生給患者診斷的過(guò)程，本質(zhì)上是基于患者的醫(yī)學(xué)檢查信息與臨床醫(yī)生的醫(yī)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)和診療經(jīng)驗(yàn)間相互作用并綜合分析處理的過(guò)程[6]。專家系統(tǒng)是應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，調(diào)用內(nèi)部知識(shí)庫(kù)，模仿臨床工作人員根據(jù)患者的情況進(jìn)行推理和判斷，為醫(yī)生臨床決策提供參考的程序系統(tǒng)[7]。本系統(tǒng)通過(guò)3個(gè)步驟逐次生成修復(fù)方案，多級(jí)決策仍可由醫(yī)生把控，且方案靈活度大。案例數(shù)據(jù)庫(kù)與推理模型相互獨(dú)立，便于數(shù)據(jù)庫(kù)的更新及規(guī)則的修正。專家系統(tǒng)通過(guò)提供準(zhǔn)確而高效的決策支持提高醫(yī)生的工作效率[8]。還能通過(guò)所呈現(xiàn)的修復(fù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)效果加強(qiáng)醫(yī)患溝通，使患者充分參與修復(fù)過(guò)程[9-10]，輔助醫(yī)生制定個(gè)性化的治療方案。生成牙體預(yù)備方案以指導(dǎo)臨床備牙，防止醫(yī)生在繁忙的椅旁工作中產(chǎn)生牙體預(yù)備失誤，減少由此帶來(lái)的義齒返工率。本系統(tǒng)從研發(fā)到臨床應(yīng)用2年內(nèi)已累計(jì)374例臨床病例，臨床可接受率達(dá)到97.86%，返工率為0。通過(guò)對(duì)300份可摘局部義齒設(shè)計(jì)單進(jìn)行調(diào)研，其中完全無(wú)設(shè)計(jì)的達(dá)到23%，僅有固位體圖樣的為58%，完整簡(jiǎn)圖的比例為17%，完整簡(jiǎn)圖+明確文字標(biāo)注的設(shè)計(jì)單比例僅為2%。不完整的圖紙會(huì)對(duì)醫(yī)技雙方帶來(lái)一定的溝通障礙。本系統(tǒng)可生成規(guī)范的支架設(shè)計(jì)電子圖紙，減少手工圖紙帶來(lái)的不便利性和誤解率，優(yōu)化可摘局部義齒修復(fù)臨床路徑。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。