數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸治療中的研究進(jìn)展

[摘 要] 在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)背景下，口腔正畸治療需要進(jìn)一步確保整體美觀度提升，實現(xiàn)與面部軟組織美觀協(xié)調(diào)。但患者個體差異較大，如何通過科學(xué)有效的途徑獲取患者更為全面真實的口腔信息并采取針對性干預(yù)手段，是現(xiàn)階段口腔正畸治療領(lǐng)域的重要研究方向之一。目前隨著數(shù)字領(lǐng)域的快速發(fā)展，很多數(shù)字化技術(shù)正逐步應(yīng)用于口腔正畸學(xué)領(lǐng)域。本文主要通過對數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)的數(shù)字化矯治技術(shù)作一綜述，為未來口腔正畸治療提供參考。

[關(guān)鍵詞] 口腔正畸治療；自動化正畸排牙系統(tǒng)；三維頭影測量

[中圖分類號] R783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1004-4949（2024）14-0196-03

Research Progress of Digital Technology in Orthodontic Treatment

WU Shuang

（Department of Stomatology， Gaoming District People’s Hospital， Foshan 528500， Guangdong， China）

[Abstract] Under the background of modern medical concepts， orthodontic treatment needs to ensure the improvement of overall aesthetics and achieve coordination with facial soft tissue aesthetics. However， there are great individual differences among patients. How to obtain more comprehensive and real oral information of patients through scientific and effective ways and adopt targeted intervention methods is one of the important research directions in the field of orthodontic treatment at this stage. At present， with the rapid development of the digital field， many digital technologies are gradually applied to the field of orthodontics. This article mainly reviews the digital correction technology of data acquisition and analysis technology to provide reference for future orthodontic treatment.

[Key words] Orthodontic treatment； Automated orthodontic tooth arrangement system； 3D cephalometric measurement

口腔正畸治療是指通過各種矯正裝置對患者面部骨骼、牙齒及頜面部肌肉神經(jīng)進(jìn)行調(diào)整的手段[1]，能夠有效實現(xiàn)口頜系統(tǒng)平衡，從而幫助患者改善咀嚼功能并恢復(fù)面部美觀度[2]。影響口腔正畸臨床療效的因素較多，不僅與患者機(jī)體生長發(fā)育有關(guān)，還與治療手段有關(guān)[3]。不同輔助治療手段均會對臨床療效、預(yù)后及安全性產(chǎn)生一定影響[4]。早期口腔正畸技術(shù)多數(shù)操作流程依托于醫(yī)師，受手術(shù)器械及醫(yī)師專業(yè)素養(yǎng)影響往往難以取得良好效果[5]。近些年，隨著社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展及計算機(jī)三維數(shù)字化技術(shù)普及，口腔正畸治療領(lǐng)域有了革命性改變[6]。探究諸多數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸治療中的應(yīng)用，可為臨床治療提供重要數(shù)據(jù)支持[7]。

1 數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)

1.1 三維頭影測量 影像學(xué)技術(shù)與口腔治療領(lǐng)域融合發(fā)展為正畸治療數(shù)據(jù)采集及分析工作的開展帶來了新方向，其中以口腔頜面錐形束CT為首的新技術(shù)有效提高了臨床治療效果[8]?？谇活M面錐形束CT本質(zhì)是一種錐形束投照計算機(jī)重組斷層影像設(shè)備，通過內(nèi)部的X線發(fā)射器（管電流10 mA）向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射較低射線量并投影180～360次的方式獲得三維圖像?？谇活M面錐形束CT具有以下幾大特點(diǎn)：①圖像清晰：通過該技術(shù)成像的圖像像素較高，且圖像重建時間僅不到15 s；②成像范圍廣：口腔頜面錐形束CT一次掃描就能夠獲得患者全口腔牙列、雙側(cè)TMJ、正位片影像；③設(shè)計規(guī)范合理：口腔頜面錐形束CT具有較為獨(dú)特的金屬偽影矯正技術(shù)，能夠有效避免金屬偽影影響治療的情況。且該設(shè)備采用了坐式結(jié)構(gòu)，能夠避免運(yùn)動偽影的影響。臨床中醫(yī)師借助口腔頜面錐形束CT可獲得精準(zhǔn)三維信息，并通過軟件構(gòu)建三維軟硬組織結(jié)構(gòu)。漆昱君等[9]在一項研究中采用三維頭影測量患者3～4個解剖面，試驗發(fā)現(xiàn)通過三維頭影測量技術(shù)能夠有效獲取體積面積及線距角度等諸多精確數(shù)據(jù)，試現(xiàn)對頜骨及顱面的三維觀測。深度學(xué)習(xí)技術(shù)是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中新的研究方向，深度學(xué)習(xí)技術(shù)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過組合低層特征形，成更加抽象的高層類別屬性或特征，可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布規(guī)律。近些年隨著數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)發(fā)展，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在口腔正畸治療頭影測量領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。陳蘇蓉[10]及其研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)標(biāo)注及頭影測量過程繁瑣且易出現(xiàn)誤差，而深度模型算法能夠有效將患者骨骼進(jìn)行精準(zhǔn)分類。試驗中陳蘇蓉結(jié)合患者基本情況構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型共7個，分別包括6個預(yù)訓(xùn)練模型及1個自訓(xùn)練模型。引入平均分類標(biāo)準(zhǔn)率進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能評價后發(fā)現(xiàn)，試驗?zāi)Ｐ头诸愋阅芨哌_(dá)96%，提示依托深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建的訓(xùn)練模式在骨骼分類中具有應(yīng)用意義。

1.2 三維顏面成像 美觀度是正畸治療效果的重要指標(biāo)，早期應(yīng)用的摩爾云紋法成本低廉但面部重建度較差，三維顏面成像相比于傳統(tǒng)技術(shù)提高了測量速度及精度，能夠便于關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息存儲。陳李清等[11]在一項對照實驗中分別采用莫爾云紋、三維激光顏面掃描，結(jié)果表明患者經(jīng)三維顏面成像技術(shù)處理后能夠精準(zhǔn)呈現(xiàn)三維軟組織、硬組織數(shù)據(jù)異常，醫(yī)師將上述數(shù)據(jù)同其他來源硬組織結(jié)合能夠形成較為完整的三維顱面數(shù)據(jù)。不僅能夠為后續(xù)治療提供有力數(shù)據(jù)支持，還進(jìn)一步便于醫(yī)患溝通。李蘇娜等[12]在一項對照試驗中分別采用錐形束CT與結(jié)構(gòu)光掃描模式，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)光掃描模型精度優(yōu)于CBCT重建模型。依托數(shù)字化技術(shù)將攝像頭捕捉變形的光柵轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)云數(shù)據(jù)形成面部三維圖像，凸顯其測量精度高、無輻射及掃描速度快等技術(shù)特點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)光掃描對面部較凹的部位如鼻唇溝的成像易失真，需重復(fù)測量或后期進(jìn)行圖像拼接。

2 數(shù)字化矯治技術(shù)

2.1 3D個性化正畸治療系統(tǒng)軟件 數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸治療領(lǐng)域中的應(yīng)用推動了個性化治療方案的發(fā)展。臨床中接受固定矯治患者多以唇側(cè)矯治為主，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在精準(zhǔn)定位托槽粘接及弓絲成形以及個性化虛擬排牙，能夠根據(jù)患者實際病情提供針對性數(shù)據(jù)[13]。醫(yī)師可以根據(jù)患者牙頜情況對軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，一項參數(shù)變化后，對應(yīng)的咬合深度、牙尖接觸位點(diǎn)以及牙齦邊緣變化情況均會發(fā)生變化。通過上述功能能夠為醫(yī)師提供個性化轉(zhuǎn)移托盤模板，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位粘接。黃玉梅等[14]在一項對照試驗中分別采用傳統(tǒng)唇側(cè)矯治技術(shù)以及3D個性化正畸治療系統(tǒng)軟件，結(jié)果表明接受數(shù)字化軟件治療的觀察組患者術(shù)后脫落率及復(fù)診次數(shù)低于對照組，說明3D個性化正畸治療系統(tǒng)軟件根據(jù)患者牙齒唇情況制定的個性化模板能夠有效滿足其力學(xué)性能需求[15]。

2.2 數(shù)字化舌側(cè)矯治系統(tǒng) 舌側(cè)矯治技術(shù)具有隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，在滿足患者治療需求的同時不會影響美觀度，但該技術(shù)流程相對復(fù)雜。數(shù)字化舌側(cè)矯治系統(tǒng)的出現(xiàn)有效解決了傳統(tǒng)治療方式的弊端，該系統(tǒng)能夠根據(jù)患者牙體情況靈活調(diào)節(jié)托槽形態(tài)，確保底板完全匹配患牙。該系統(tǒng)應(yīng)用期間，采用3D打印機(jī)處理托槽模型，與個性化轉(zhuǎn)移托盤及弓絲協(xié)同配合，從而滿足患者個性化治療需求[16]。張洪宇等[17]在一項對照試驗中發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化舌側(cè)矯治系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)治療方式能夠降低矯治所需時間，同時能夠通過精準(zhǔn)定位提高傾斜牙齒的矯治效果，提示數(shù)字化舌側(cè)矯治系統(tǒng)臨床效果確切。

2.3 數(shù)字化口內(nèi)掃描系統(tǒng) 隱形矯治也稱為無托槽隱形矯治，分為直接法及間接法。其中間接法為傳統(tǒng)方法，是指通過硅橡膠印模獲取患者全牙列信息，而直接法是通過數(shù)字化口內(nèi)掃描系統(tǒng)對患者牙齒以及黏膜等軟硬組織結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而獲取精準(zhǔn)的三維牙頜模型[18]。現(xiàn)階段數(shù)字化口內(nèi)掃描系統(tǒng)已能夠支持實時連續(xù)掃描功能，短時間內(nèi)即可精準(zhǔn)分析患者口內(nèi)數(shù)據(jù)[19]。在此基礎(chǔ)上利用計算機(jī)輔助設(shè)計能模擬排牙，進(jìn)而獲取預(yù)期矯治效果，以此不斷調(diào)整治療方案，能最大程度地減少誤差對治療效果產(chǎn)生的影響[20]。

2.4 支抗種植體導(dǎo)板的輔助治療 種植體支抗會受到植入部位骨量以及植入方向的影響，可能會損害牙根組織。為進(jìn)一步提高植入精準(zhǔn)性，引入了數(shù)字化技術(shù)。李彬等[20]發(fā)現(xiàn)，通過三維外科引導(dǎo)裝置能有效降低種植體鉆孔及植入偏差，確保其安全性。此外，錐形束CT及3D打印技術(shù)在支抗種植體導(dǎo)板的輔助治療領(lǐng)域中同樣發(fā)揮了重要作用。利用錐形束CT對患者上下頜牙根間植入位置骨量進(jìn)行測量分析，能有效確定植入的安全空間，且利用快速成型技術(shù)制作正畸種植體導(dǎo)板，能進(jìn)一步確保其安全性及精度。

3 總結(jié)

本文分別從口腔正畸治療數(shù)據(jù)采集分析、矯治兩個維度探究了數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸治療領(lǐng)域中的價值。發(fā)現(xiàn)在數(shù)字化技術(shù)支持下能夠有效提高整體治療的精準(zhǔn)度，滿足患者群體個性化治療需求。但從實際應(yīng)用角度看，受地域性因素影響導(dǎo)致我國不同地區(qū)數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)程度存在較大差異，部分地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善、技術(shù)管理體系框架相對滯后，無法有效發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)價值。未來發(fā)展階段不僅需要加強(qiáng)數(shù)字化建設(shè)以及數(shù)字化口腔正畸技術(shù)引入，還需要建立一套科學(xué)完整的口腔正畸數(shù)字化診療平臺。監(jiān)測管控數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的全過程，進(jìn)一步提高我國口腔醫(yī)療水平。

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收稿日期：2024-4-10 編輯：劉亦洋