劉金平 鄭小婉 黃曉峰

近年來，數(shù)字醫(yī)學(xué)蓬勃發(fā)展，其在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用也方興未艾，主要包括三維掃描技術(shù)、數(shù)字化/計算機輔助設(shè)計制造、數(shù)字化輔助診斷分析、數(shù)字化導(dǎo)航等方面[1～3]。其中三維數(shù)字化成像技術(shù)的發(fā)展推動了三維數(shù)字化模型在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用，它可將石膏模型通過三維掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型進行儲存和測量，減少了石膏模型帶來的儲存困難、易斷裂磨損、會診困難等缺點。模型測量是正畸治療方案制定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上是通過石膏模型測量來獲得數(shù)據(jù)，那么數(shù)字化模型測量是否能達到正畸模型測量的精度？可否將數(shù)字模型測量的結(jié)果用于臨床正畸決策？本研究將使用掃描儀掃描石膏模型獲取的數(shù)字化模型與石膏模型進行測量對比，檢驗其測量的可靠性，為正畸臨床治療提供更為科學(xué)、高效、便捷的模型測量方式。

對象與方法

1.研究對象：根據(jù)樣本量計算得到需要選擇13個模型進行本研究。納入標(biāo)準(zhǔn)：①2018年4月～2019年4月到首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院正畸門診就診患者的記存模型；②牙列完整，無缺失牙；③無牙體缺損、無修復(fù)體；④第二磨牙完全萌出；⑤牙列上下牙列擁擠3～8mm。排除標(biāo)準(zhǔn)：①模型有明顯氣泡干擾；②模型牙齒邊緣嵴、牙尖、窩溝及腭穹隆形態(tài)不清晰。將符合標(biāo)準(zhǔn)的每一個原始石膏模型通過EXCEL軟件進行隨機賦值，選取最大的前13個數(shù)對應(yīng)的13個模型。對該13個石膏模型進行邊緣修整。

2.測量參數(shù):①牙冠寬度：上頜全牙列每顆牙牙冠的寬度;②牙弓現(xiàn)有長度：牙弓整體弧形的長度，本研究采用四段法測量;③牙弓寬度：牙弓前、中、后段寬度,即尖牙牙尖間寬度、第一前磨牙中央窩間的寬度、第一磨牙中央窩間的寬度;④牙弓長度：牙弓前、中、后段長度，即切牙近中接觸點至尖牙連線間垂距，尖牙連線至第一磨牙近中接觸點連線間垂距，第一磨牙近中面連線至第二磨牙遠中面連線間垂距;⑤腭穹高度：第一磨牙合面平面至腭穹頂?shù)木嚯x[4]。詳見圖1。

圖1 數(shù)字化模型各項測量數(shù)據(jù)

3.測量方法:(1)手工石膏模型測量方法：應(yīng)用分規(guī)和電子游標(biāo)卡尺(精確度0.01mm)測量，每周完成1次測量，隔周再測量1次，共3次，記錄數(shù)據(jù)。(2)計算機輔助數(shù)字化模型測量方法：將石膏模型固定于用3Shape E3激光掃描儀掃描箱內(nèi)進行掃描，再應(yīng)用Geniusscanlite軟件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化并導(dǎo)入3Shape E3激光掃描儀輔助制作軟件(Magics 20.03)生成三維圖像并進行測量。

4.統(tǒng)計學(xué)方法:使用SPSS 24.0統(tǒng)計學(xué)軟件計算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(inter-class correlation coefficient，ICC)，比較同一模型重復(fù)測量3次的一致性。ICC值介于0～1，0表示不可信，l表示完全可信；ICC>0.8表示兩種測量方法信度特優(yōu)，0.61～0.80表示信度優(yōu)[5]。石膏模型和數(shù)字化模型重復(fù)測量的均值進行配對t檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.石膏模型手工測量和數(shù)字化測量牙齒寬度差異的比較:同一測量者在石膏模型和數(shù)字化模型測量參數(shù)的ICC值為均>0.8(0.876～0.999)，說明兩種方法的可重復(fù)性強，詳見表1。兩組在各項測量數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)均>0.8，兩種測量方法具有強相關(guān)性。兩種測量方法的均值經(jīng)配對樣本t檢驗分析：左上頜第一前磨牙牙冠寬度差異為-0.09±0.13mm，左上頜第一磨牙牙冠寬度差異為-0.18±0.29mm；左下頜第一前磨牙牙冠寬度差異為-0.13±0.20mm；左下頜第一磨牙牙冠寬度差異為-0.21±0.20mm；左下頜第二磨牙牙冠寬度差異為-0.19±0.30mm；右下頜第一磨牙牙冠寬度差異為-0.18±0.27mm，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。其余牙齒寬度的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，詳見表2。

表1 兩種測量方法3次重復(fù)測量ICC值

表2 石膏模型測量和數(shù)字化測量牙冠寬度的差異(配對t檢驗)

2.石膏模型手工測量和數(shù)字化測量牙弓寬度、牙弓長度和腭穹高度差異的比較:兩種測量方法的均值經(jīng)配對樣本t檢驗分析，下牙弓中段長度差異為0.96±1.32mm，腭穹隆高度差異為0.96±1.31mm,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，詳見表3。

表3 石膏模型測量和數(shù)字化測量腭穹高度、牙弓寬度和牙弓長度的差異(配對t檢驗)

3.石膏模型測量和數(shù)字化測量牙齒擁擠度的比較：石膏模型測量上頜平均擁擠度為3.29±3.27mm，下頜為3.14±2.74mm；數(shù)字化模型測量上頜平均擁擠度為3.45±3.34mm，下頜為3.11±2.50mm。擁擠度兩種方法測量的上頜擁擠度差異為-0.15±0.40mm，下頜擁擠度差異為0.03±0.58mm。兩種方法測量牙齒擁擠度經(jīng)配對t檢驗，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，詳見表4。

表4 石膏模型測量和數(shù)字化測量擁擠度的差異(配對t檢驗)

討 論

激光掃描石膏模型并結(jié)合立體攝影測量技術(shù)并進行三維重建,從而產(chǎn)生一個可三維旋轉(zhuǎn)的數(shù)字化模型，是目前獲取患者三維數(shù)字化牙頜模型的主要方式之一[6～8]。激光掃描原理簡單、速度快，但是對被掃描物體的表面存在陰影效應(yīng)。許多研究者對模型掃描生成的數(shù)字模型的精度進行了研究，個別測量參數(shù)的結(jié)果不盡相同[9～13]。Gül等[9]和Czernota等[10]比較了手工石膏模型測量和數(shù)字化模型測量在牙冠寬度和牙弓寬度的差異，結(jié)果無統(tǒng)計學(xué)意義。但也有研究者測量比較得出數(shù)字化測量的牙齒寬度較標(biāo)準(zhǔn)值大0.024mm[11]。Kim等[12]認(rèn)為激光掃描數(shù)字化模型和石膏模型間平均差異為0.230±0.169mm，但差異<0.5mm，不影響臨床正畸方案的制定。Liang等[13]比較了數(shù)字化模型測量在不同擁擠度下牙弓寬度、牙弓所需間隙，牙弓現(xiàn)有間隙的差異，得出下頜所需間隙輕度擁擠組(0.28±0.01mm)和重度擁擠組(0.21±0.09mm)間有差異，但差異較小不影響臨床決策。但是，對于正畸臨床來說，單純牙齒寬度的測量尚不足以給正畸診斷、分析和治療方案的制定提供足夠的數(shù)字化數(shù)據(jù)。本研究對兩種模型的正畸各種參數(shù)進行了較全面的測量，同時也首次比較了上下頜牙弓擁擠度的差異。

本研究中每個模型經(jīng)過3次重復(fù)測量的相關(guān)性均>0.8，說明兩種方法的可重復(fù)性強。兩種測量方法的均值經(jīng)配對樣本t檢驗分析，24、26、35、36、37和46牙冠寬度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且數(shù)字化模型測量的牙冠寬度值較手工測量石膏模型組偏大。這與Czarnota等[10]的研究結(jié)論相似。除了測量誤差的原因，筆者考慮可能也會因為石膏模型每手工測量一次，其定點位置都可能會有部分磨損或是因儲存不當(dāng)導(dǎo)致模型摩擦產(chǎn)生磨損，而產(chǎn)生差異。而數(shù)字化模型一經(jīng)掃描完成則數(shù)據(jù)永久保存，不存在磨耗的問題。本研究還發(fā)現(xiàn)牙冠寬度的測量差異主要集中于前磨牙和磨牙區(qū)的數(shù)據(jù),可能是因為牙齒的擁擠集中于前磨牙區(qū)且下頜后牙牙冠近中舌向傾斜，鄰面接觸點的定位可能出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致后牙測量的不精確，這提示在數(shù)字化測量時，需要對數(shù)字化模型進行多次翻轉(zhuǎn)，尋找每個牙位的最佳測量位置進行測量。

本研究中石膏模型和數(shù)字化模型進行配對比較腭穹高度差異為0.96±1.15mm，下牙弓中段長度差異為0.61±0.83mm。與牙冠寬度差異不同的是數(shù)字化模型測量值小于石膏模型組，且差異均較大。下牙弓中段長度差異較大，筆者分析是因為牙列擁擠的位置集中于前磨牙區(qū)，那么擁擠重疊的區(qū)域定點困難，容易造成差異的產(chǎn)生。手工測量石膏模型可以通過視覺和觸覺來確定相對“真實”的三維標(biāo)識，而數(shù)字化模型在電腦屏幕上需將虛擬圖像旋轉(zhuǎn)到視覺上能夠識別出正確點的位置上，從而造成一定的影響。腭穹高度是垂直向高度的測量，測量者利用分規(guī)可輕松感知石膏模型上腭黏膜的定點，但數(shù)字化模型只能通過視覺定位。因為電腦屏幕上是二維圖像，當(dāng)在視線垂直的位置時會遮擋腭部定點，測量者需要將模型翻轉(zhuǎn)至與視線完全平行，而此時在屏幕上定位實際模型上前后向的垂點會有誤差，可能會造成測量的誤差。而牙弓寬度的測量需要定位牙齒(牙合)面中央窩，無論在石膏模型還是數(shù)字化模型上，都較容易找到定點，所以兩種測量方法在測量牙弓寬度時無差異。

本研究不僅對石膏模型和數(shù)字化模型的牙冠寬度、牙弓寬度、牙弓長度和腭穹高度進行比較，并對兩種模型測量的擁擠度差異進行分析。擁擠度是影響正畸方案制定的重要因素，擁擠度測量的可靠性為數(shù)字化模型測量是否可直接應(yīng)用于臨床正畸方案的制定提供參考。本研究比較上下頜牙齒的擁擠度后發(fā)現(xiàn)上頜擁擠度為-0.15±0.40mm，下頜擁擠度為0.03±0.58mm，兩種方法的差異都在0.5mm之內(nèi)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在正畸臨床的診斷和治療方案的制定中，0.5mm的差異是可以接受的。因此數(shù)字化模型的數(shù)字化測量與傳統(tǒng)的石膏模型測量在臨床實際應(yīng)用中并沒有較大的差異。因此本研究認(rèn)為，數(shù)字化模型和數(shù)字化測量可以替代傳統(tǒng)石膏模型測量方法來進行牙列擁擠量的計算。盡管兩種測量方法的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但是觀察兩組數(shù)據(jù)的SD值相對較大。這可能和本研究選擇的病例的擁擠度范圍較大有關(guān)。牙列擁擠的程度不一，測量的誤差可能會增大，那么不同擁擠度的石膏模型測量和數(shù)字化模型測量是否有差異呢？針對這一問題將繼續(xù)深入研究。

綜上所述，數(shù)字化模型測量可以為臨床正畸治療提供一個易于保存、相對準(zhǔn)確、可靠的測量方法。本研究比較數(shù)字化模型測量與石膏模型測量一致性較高，個別測量參數(shù)會有差異，但差異較小，尤其是研究牙齒的擁擠度后發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化模型的數(shù)字化測量牙齒擁擠度與石膏模型的差異在0.5mm之內(nèi)，對正畸臨床的診斷和治療方案的制定沒有實際的影響，可以應(yīng)用于臨床。