引用本文: 李磊, 牛峰. 正頜外科數字化咬合設置研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2023, 37(2): 247-251. doi: 10.7507/1002-1892.202210086 復制
正頜外科手術是骨性錯頜畸形的常用治療方法,旨在實現面部美學改善和術后穩定咬合[1]。正頜手術的成功不僅取決于外科技術的進步,更取決于準確的術前規劃[2]。錐束計算機斷層掃描(cone-beam computed tomography,CBCT)等三維成像技術的進展催生了三維虛擬截骨、三維軟組織預測、3D打印和三維疊加等一系列虛擬規劃軟件工具[3-5],對于制定更準確、安全、有效的治療方案至關重要[6-7]。確定理想的牙齒咬合是規劃正頜手術的關鍵步驟之一。然而,當前多數正頜外科虛擬規劃方案仍結合傳統石膏牙模來建立最終咬合[5],并通過數字化掃描轉移至虛擬規劃中。這些額外的中間步驟(印模和石膏牙模的制作、數字化掃描)增加了總體規劃時間和成本[8],存在累積誤差風險[9-11];此外,印模過程可能導致患者不適,引發嘔吐反射、呼吸困難和焦慮等不良反應[12]。目前,采用三維數字模型取代石膏模型已成為一種趨勢[13],基于數字牙模的咬合設置正不斷進展,這一技術有可能克服傳統石膏咬合的不足,使正頜外科虛擬規劃流程更加高效、準確和舒適。本文對數字化咬合設置的研究進展綜述如下。
1 正頜外科數字牙科成像
數字化咬合設置依賴于詳細的咬合面信息,因此獲得精確的牙齒成像數據至關重要。在虛擬手術規劃中,CBCT掃描是獲取可視化顱骨結構的首選影像學方法[14],但CBCT成像無法提供準確的牙列或咬合關系細節信息[15-16]。此外,CBCT掃描常受到正畸金屬托槽、牙齒修復材料、牙釉質的條紋偽影干擾[17]。因此,為了獲得準確的牙列信息,需要采集額外的數字牙列圖像,并以可靠方式集成到三維顱骨模型中[18]。在目前的工作流程中,數字牙列圖像可通過間接或直接掃描獲得。
間接掃描包括對印模或石膏牙模的表面掃描(光學掃描儀)[19]和體積掃描(CBCT掃描儀)[16]。間接光學掃描技術是將光源(激光或結構光)投射至印模或牙模,掃描軟件對成像傳感器捕捉的目標表面高分辨率圖像信息進行處理,進而創建三維數字牙列模型[11,20]。與口腔內直接掃描相比,間接光學掃描避免了因患者口腔內環境(如唾液、口腔運動、金屬托槽)引起的掃描誤差,其準確性在多項研究中得到驗證[21-22],是目前數字牙科成像的標準程序[23-24]。
與CBCT直接掃描相比,CBCT間接掃描避免了正畸托槽等條紋偽影的干擾[13],合理的閾值選擇有助于進一步減少CBCT數據重建三角網格模型的相關誤差[23],從而提高數字牙模的質量。近年研究表明,CBCT與光學設備掃描牙模的平均差異為0.052~0.064 mm,支持CBCT掃描用于臨床相關的石膏牙模精確數字化[23,25]。鑒于CBCT在臨床實踐中的日益普及,以及使用高精度光學掃描設備相關的額外成本支出,將CBCT用于石膏牙模數字化是口腔外間接光學掃描的潛在替代方案。然而,間接掃描法仍需要傳統印模獲取口腔內信息,難以避免患者不良反應和模型制作相關誤差。
口腔內掃描是一項無需使用物理印模而直接捕獲光學印模的數字成像技術,與間接掃描相比,具有增強患者舒適度、提高臨床效率、減少存儲需求、實時可視化、優化多方溝通等優點[26-27]。既往研究表明,其準確性受到環境光、掃描范圍、掃描策略、患者口腔內環境等多因素的影響[28-30]。最近一項Meta分析比較了全牙列口內掃描和傳統印模的體內準確性,支持在自然全牙列患者中用口內數字掃描作為傳統藻酸鹽印模的替代方案[31]。另一方面,正頜患者存在的部分無牙、佩戴正畸托槽等特殊情況可能影響全弓數字印模的準確性[32-33],尚需進一步體內研究。此外,操作人員的培訓水平也會影響掃描的準確性[34-35]。
2 正頜外科數字化咬合設置的構建和分類
上、下牙列的咬合關系決定了上、下頜骨骨段的相對位置[19],是正頜外科術前規劃的關鍵目標之一。準確的咬合設置對于避免術后嚴重咬合不穩定、不完全或過度骨骼矯正,特別是對于正頜外科手術優先治療模式[36]至關重要。此外,術前咬合設置可用于制作咬合夾板指導術中操作,以及預測術后正畸治療必要的牙齒移動[37]。數字牙模由缺乏碰撞約束的點云組成,并且在模型相互接觸時缺乏對操作者的觸覺反饋[38],從而給數字化咬合設置帶來諸多不便和挑戰。目前普遍做法是在傳統石膏模型上手動設置咬合,并通過數字化掃描將最終咬合轉移至規劃軟件中[39]。然而,這項操作增加了總體規劃時間和成本[8]。此外,在模型設置期間骨骼和軟組織變化的可視化受限,這對于復雜顱頜面畸形的治療至關重要[7]。近年來,多個研究團隊報道了數字牙模咬合設置的相關研究,大致可分為手動、半自動和全自動方法。
2.1 手動咬合設置
計算機軟件在三維環境中提供了6個自由度的牙模運動,操作者可根據視覺線索手動對齊數字模型,并結合視覺分析工具(如咬合熱圖、碰撞檢測)獲取牙齒接觸的關鍵信息。利用口內掃描和商業軟件Dolphin Imaging(Dolphin Imaging & Management Solutions公司,美國),Ho等[8]定義了骨性Ⅲ類錯頜和面部不對稱患者外科終末咬合的7步數字建立方案,以實現具有適當覆、覆蓋、中線重合和雙側對稱的Ⅰ類頜骨關系,將數字咬合和石膏牙模咬合進行疊加比較,兩組平均差異為0.45 mm。在此基礎上,Seo等[37]提出針對單側唇腭裂正頜手術患者數字咬合的6步設置方案,其精度與傳統設置方法相當(均方根偏差0.46 mm)。與錯頜非腭裂者相比,該方案允許一定程度的牙齒中線差異(<1 mm),允許覆、覆蓋低于正常值,并以第1磨牙作為橫向牙弓調整的參考區域。針對數字模型缺乏觸覺反饋的問題,Wu等[40]提出了一種基于復雜圖形處理單元的觸覺仿真框架來確定虛擬咬合,根據操作的運動學特征提供3種關鍵力(沖力、接觸力和摩擦力)反饋。與物理牙模咬合相比,這種虛擬咬合方法的平均平移偏差為0.35~0.58 mm。
2.2 半自動咬合設置
半自動咬合方法是在人工預處理基礎上,由虛擬咬合工具計算出最佳咬合位置,或結合手動和自動調整以實現咬合優化。2006年,Pongrácz等[41]報道了一種通過在手動指示對應點的基礎上對齊上、下牙模型以獲得虛擬咬合的方法,但由于該方法未對上、下牙列間的接觸行為建模,難以保證牙齒的不可穿透性。Nadjmi等[42]于2010年通過在Maxilim軟件(Medicim公司,比利時)中集成碰撞檢測算法改進了該方法,結果表明,手動咬合組與虛擬咬合組之間的平均差異為0.6 mm。IPS CaseDesigner軟件(KLS Martin公司,德國)提供了一種虛擬咬合的半自動定義工具:首先對上、下牙模表面手動選擇的接觸對應點間各分配一個“彈簧連接”,隨后從手動確定的起始位置開始,通過迭代最近點算法計算出對應點間最小距離,以獲得穩定的咬合位置[43]。Baan等[44]利用IPS Case Designer軟件評估了虛擬咬合設置的臨床可行性,發現虛擬咬合組與傳統咬合組組間差異比傳統咬合組組內差異大0.20 mm,重復性良好,支持虛擬咬合工具的臨床使用。Liu等[9]開發了一個更為復雜的咬合定義軟件工具,支持手動和自動咬合調整,并結合碰撞熱圖、矢量投影視圖等可視化分析技術改善操作者-計算機交互和推理支持,其虛擬設置咬合與手動設置咬合之間的中位誤差為1.06 mm。
2.3 自動咬合設置
自動咬合設置無需人工干預,根據臨床標準自動模擬咬合重建過程。Chang等[45]開發了一種兩步實現自動咬合牙模的方法,第一步是初始對齊,使用點匹配算法匹配上、下牙列曲線的特征點,使上、下牙模相對接近;第二步是最終對齊,使用基于曲面的迭代最小距離映射算法將初始對齊模型對齊,并微調至無碰撞的最大牙尖交錯位。然而,這種方法需要密集的人工勞動來提取咬合面,計算效率較低,阻礙了其臨床應用。Deng等[46]介紹了一種針對整塊式上頜手術咬合重建的三階段方法,包括提取感興趣點,建立臨床期望的中線-犬齒-磨牙關系,在臨床期望和碰撞約束下迭代實現上、下牙模的最大接觸。該方法最大運算時間在3 min內,與手動咬合的三維平均測量差異<0.2 mm[47]。此外,該研究團隊近期報道了針對分塊式Le Fort Ⅰ截骨術的終末咬合數字算法,基于切牙-尖牙-磨牙關系將3個Le Fort Ⅰ骨-牙節段分別連接到下頜牙弓,但該算法尚處于開發階段,有待進一步臨床驗證[38]。針對部分無牙患者,Zhang等[48]提出利用對稱牙的牙齒重建算法在部分無牙空間植入虛擬牙齒重建完整牙列,進而通過使用針對全牙列的咬合重建算法[49]將上、下牙列對齊至最大牙尖交錯位。該算法在合成和真實的部分無牙模型中均得到滿意的重建和咬合結果,最大平移偏差<0.5 mm。
3 數字化咬合設置對頜骨定位的準確性研究
上述研究在咬合面水平上考察了數字咬合設置和傳統咬合設置之間的差異,而部分研究進一步報道了數字咬合設置對正頜手術頜骨定位的影響。在虛擬規劃基礎上,利用計算機輔助設計(computer aided design,CAD)和計算機輔助制造(computer aided manufacturing,CAM)技術生成外科夾板,是將規劃方案轉移至術中最常用的方法[5]。Ho等[8]比較了傳統咬合設置和數字咬合設置生成的CAD/CAM咬合夾板差異,結果僅簡單分為臨床“適合”和“不適合”,未發現差異有統計學意義。Awad等[43]比較了傳統咬合設置和數字咬合設置對術后下頜骨定位的潛在差異,對25例正畸優先患者的模擬結果顯示,兩種方法的三維平均誤差為0.14~0.72 mm,位于±2 mm的臨床可接受范圍內。Beek等[10]回顧了采用口內掃描數字咬合和傳統咬合進行三維虛擬規劃的手術準確性,兩組在上頜前后、左右、上下平移以及滾動、偏轉方面手術精度相當,數字咬合設置在俯仰精度中有明顯優勢 [組間差異(0.55±0.26)°,P=0.001]。Badiali等[11]對聯合虛擬正畸-手術規劃的準確性進行了前瞻性評估,結果顯示,上、下頜骨再定位的準確率分別為75.3%和74%(誤差范圍2 mm內),上、下牙弓準確率分別為58.86%和51.53%(誤差范圍0.8 mm內),作者推測牙齒定位準確性較差可能與閾值設置降低和骨骼定位偏差的正畸補償有關。
4 數字化咬合設置存在的不足及潛在解決方案
數字化咬合設置是正頜外科虛擬手術規劃的重要組成部分,但目前的數字化咬合設置方法還存在探索和優化的空間。對于手動和半自動咬合設置,咬合結果很大程度上依賴于操作者識別咬合平面的準確性以及適當的模型定位[43]。更重要的是,視覺上定義的咬合無法確定是否為最佳咬合[49]。通過在視覺分析系統中整合更多醫學特定信息,如接觸面積分布、咬合力和咬合平衡[19],有望進一步提高咬合設置的準確性。對于自動咬合設置,其靈活性相對不足,通常只針對滿足特定條件的咬合設置,如全牙列或部分無牙、整塊式或分塊式上頜截骨術。因此,未來還需開發針對不同治療模式(如正畸優先和手術優先)、復雜臨床患者(如部分無牙伴嚴重不對稱、對稱性無牙)的自動咬合重建算法。近年來,人工智能(artificial intelligence,AI)以其模仿人類認知功能的能力迅速發展,強大的AI算法能夠識別和揭示大量數據中的復雜模式,在正頜外科數字化咬合設置中具有潛在的應用價值,以提高該過程的敏捷性、準確性和可重復性[50]。
5 總結與展望
隨著數字成像技術和醫療規劃工具的加速發展,三維虛擬規劃已取代傳統二維規劃,成為正頜外科的臨床標準[11]。理想而穩定的咬合設置是正頜治療成功的重要基礎和結果[40],是術前虛擬規劃過程中的關鍵步驟之一。牙科成像技術的進步促進了數字化咬合設置的發展。目前,光學間接掃描仍是獲取數字牙模的標準程序,而口腔內掃描技術的出現進一步消除了對傳統印模的需要,使全數字化規劃流程成為可能。無論是手動、半自動還是自動數字咬合設置,均顯示出良好的準確性和可重復性,但也存在一定不足和進一步發展的潛力。此外,還需進一步評估數字化咬合設置與傳統咬合設置在臨床準確性、臨床醫師和患者接受度、總體規劃時間和成本效益等方面的差異。未來針對多種復雜患者的大樣本前瞻性臨床試驗,將有助于制定合理的臨床決策。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點
作者貢獻聲明 李磊:綜述構思、文獻查閱及文章撰寫;牛峰:審校并修改論文
正頜外科手術是骨性錯頜畸形的常用治療方法,旨在實現面部美學改善和術后穩定咬合[1]。正頜手術的成功不僅取決于外科技術的進步,更取決于準確的術前規劃[2]。錐束計算機斷層掃描(cone-beam computed tomography,CBCT)等三維成像技術的進展催生了三維虛擬截骨、三維軟組織預測、3D打印和三維疊加等一系列虛擬規劃軟件工具[3-5],對于制定更準確、安全、有效的治療方案至關重要[6-7]。確定理想的牙齒咬合是規劃正頜手術的關鍵步驟之一。然而,當前多數正頜外科虛擬規劃方案仍結合傳統石膏牙模來建立最終咬合[5],并通過數字化掃描轉移至虛擬規劃中。這些額外的中間步驟(印模和石膏牙模的制作、數字化掃描)增加了總體規劃時間和成本[8],存在累積誤差風險[9-11];此外,印模過程可能導致患者不適,引發嘔吐反射、呼吸困難和焦慮等不良反應[12]。目前,采用三維數字模型取代石膏模型已成為一種趨勢[13],基于數字牙模的咬合設置正不斷進展,這一技術有可能克服傳統石膏咬合的不足,使正頜外科虛擬規劃流程更加高效、準確和舒適。本文對數字化咬合設置的研究進展綜述如下。
1 正頜外科數字牙科成像
數字化咬合設置依賴于詳細的咬合面信息,因此獲得精確的牙齒成像數據至關重要。在虛擬手術規劃中,CBCT掃描是獲取可視化顱骨結構的首選影像學方法[14],但CBCT成像無法提供準確的牙列或咬合關系細節信息[15-16]。此外,CBCT掃描常受到正畸金屬托槽、牙齒修復材料、牙釉質的條紋偽影干擾[17]。因此,為了獲得準確的牙列信息,需要采集額外的數字牙列圖像,并以可靠方式集成到三維顱骨模型中[18]。在目前的工作流程中,數字牙列圖像可通過間接或直接掃描獲得。
間接掃描包括對印模或石膏牙模的表面掃描(光學掃描儀)[19]和體積掃描(CBCT掃描儀)[16]。間接光學掃描技術是將光源(激光或結構光)投射至印模或牙模,掃描軟件對成像傳感器捕捉的目標表面高分辨率圖像信息進行處理,進而創建三維數字牙列模型[11,20]。與口腔內直接掃描相比,間接光學掃描避免了因患者口腔內環境(如唾液、口腔運動、金屬托槽)引起的掃描誤差,其準確性在多項研究中得到驗證[21-22],是目前數字牙科成像的標準程序[23-24]。
與CBCT直接掃描相比,CBCT間接掃描避免了正畸托槽等條紋偽影的干擾[13],合理的閾值選擇有助于進一步減少CBCT數據重建三角網格模型的相關誤差[23],從而提高數字牙模的質量。近年研究表明,CBCT與光學設備掃描牙模的平均差異為0.052~0.064 mm,支持CBCT掃描用于臨床相關的石膏牙模精確數字化[23,25]。鑒于CBCT在臨床實踐中的日益普及,以及使用高精度光學掃描設備相關的額外成本支出,將CBCT用于石膏牙模數字化是口腔外間接光學掃描的潛在替代方案。然而,間接掃描法仍需要傳統印模獲取口腔內信息,難以避免患者不良反應和模型制作相關誤差。
口腔內掃描是一項無需使用物理印模而直接捕獲光學印模的數字成像技術,與間接掃描相比,具有增強患者舒適度、提高臨床效率、減少存儲需求、實時可視化、優化多方溝通等優點[26-27]。既往研究表明,其準確性受到環境光、掃描范圍、掃描策略、患者口腔內環境等多因素的影響[28-30]。最近一項Meta分析比較了全牙列口內掃描和傳統印模的體內準確性,支持在自然全牙列患者中用口內數字掃描作為傳統藻酸鹽印模的替代方案[31]。另一方面,正頜患者存在的部分無牙、佩戴正畸托槽等特殊情況可能影響全弓數字印模的準確性[32-33],尚需進一步體內研究。此外,操作人員的培訓水平也會影響掃描的準確性[34-35]。
2 正頜外科數字化咬合設置的構建和分類
上、下牙列的咬合關系決定了上、下頜骨骨段的相對位置[19],是正頜外科術前規劃的關鍵目標之一。準確的咬合設置對于避免術后嚴重咬合不穩定、不完全或過度骨骼矯正,特別是對于正頜外科手術優先治療模式[36]至關重要。此外,術前咬合設置可用于制作咬合夾板指導術中操作,以及預測術后正畸治療必要的牙齒移動[37]。數字牙模由缺乏碰撞約束的點云組成,并且在模型相互接觸時缺乏對操作者的觸覺反饋[38],從而給數字化咬合設置帶來諸多不便和挑戰。目前普遍做法是在傳統石膏模型上手動設置咬合,并通過數字化掃描將最終咬合轉移至規劃軟件中[39]。然而,這項操作增加了總體規劃時間和成本[8]。此外,在模型設置期間骨骼和軟組織變化的可視化受限,這對于復雜顱頜面畸形的治療至關重要[7]。近年來,多個研究團隊報道了數字牙模咬合設置的相關研究,大致可分為手動、半自動和全自動方法。
2.1 手動咬合設置
計算機軟件在三維環境中提供了6個自由度的牙模運動,操作者可根據視覺線索手動對齊數字模型,并結合視覺分析工具(如咬合熱圖、碰撞檢測)獲取牙齒接觸的關鍵信息。利用口內掃描和商業軟件Dolphin Imaging(Dolphin Imaging & Management Solutions公司,美國),Ho等[8]定義了骨性Ⅲ類錯頜和面部不對稱患者外科終末咬合的7步數字建立方案,以實現具有適當覆、覆蓋、中線重合和雙側對稱的Ⅰ類頜骨關系,將數字咬合和石膏牙模咬合進行疊加比較,兩組平均差異為0.45 mm。在此基礎上,Seo等[37]提出針對單側唇腭裂正頜手術患者數字咬合的6步設置方案,其精度與傳統設置方法相當(均方根偏差0.46 mm)。與錯頜非腭裂者相比,該方案允許一定程度的牙齒中線差異(<1 mm),允許覆、覆蓋低于正常值,并以第1磨牙作為橫向牙弓調整的參考區域。針對數字模型缺乏觸覺反饋的問題,Wu等[40]提出了一種基于復雜圖形處理單元的觸覺仿真框架來確定虛擬咬合,根據操作的運動學特征提供3種關鍵力(沖力、接觸力和摩擦力)反饋。與物理牙模咬合相比,這種虛擬咬合方法的平均平移偏差為0.35~0.58 mm。
2.2 半自動咬合設置
半自動咬合方法是在人工預處理基礎上,由虛擬咬合工具計算出最佳咬合位置,或結合手動和自動調整以實現咬合優化。2006年,Pongrácz等[41]報道了一種通過在手動指示對應點的基礎上對齊上、下牙模型以獲得虛擬咬合的方法,但由于該方法未對上、下牙列間的接觸行為建模,難以保證牙齒的不可穿透性。Nadjmi等[42]于2010年通過在Maxilim軟件(Medicim公司,比利時)中集成碰撞檢測算法改進了該方法,結果表明,手動咬合組與虛擬咬合組之間的平均差異為0.6 mm。IPS CaseDesigner軟件(KLS Martin公司,德國)提供了一種虛擬咬合的半自動定義工具:首先對上、下牙模表面手動選擇的接觸對應點間各分配一個“彈簧連接”,隨后從手動確定的起始位置開始,通過迭代最近點算法計算出對應點間最小距離,以獲得穩定的咬合位置[43]。Baan等[44]利用IPS Case Designer軟件評估了虛擬咬合設置的臨床可行性,發現虛擬咬合組與傳統咬合組組間差異比傳統咬合組組內差異大0.20 mm,重復性良好,支持虛擬咬合工具的臨床使用。Liu等[9]開發了一個更為復雜的咬合定義軟件工具,支持手動和自動咬合調整,并結合碰撞熱圖、矢量投影視圖等可視化分析技術改善操作者-計算機交互和推理支持,其虛擬設置咬合與手動設置咬合之間的中位誤差為1.06 mm。
2.3 自動咬合設置
自動咬合設置無需人工干預,根據臨床標準自動模擬咬合重建過程。Chang等[45]開發了一種兩步實現自動咬合牙模的方法,第一步是初始對齊,使用點匹配算法匹配上、下牙列曲線的特征點,使上、下牙模相對接近;第二步是最終對齊,使用基于曲面的迭代最小距離映射算法將初始對齊模型對齊,并微調至無碰撞的最大牙尖交錯位。然而,這種方法需要密集的人工勞動來提取咬合面,計算效率較低,阻礙了其臨床應用。Deng等[46]介紹了一種針對整塊式上頜手術咬合重建的三階段方法,包括提取感興趣點,建立臨床期望的中線-犬齒-磨牙關系,在臨床期望和碰撞約束下迭代實現上、下牙模的最大接觸。該方法最大運算時間在3 min內,與手動咬合的三維平均測量差異<0.2 mm[47]。此外,該研究團隊近期報道了針對分塊式Le Fort Ⅰ截骨術的終末咬合數字算法,基于切牙-尖牙-磨牙關系將3個Le Fort Ⅰ骨-牙節段分別連接到下頜牙弓,但該算法尚處于開發階段,有待進一步臨床驗證[38]。針對部分無牙患者,Zhang等[48]提出利用對稱牙的牙齒重建算法在部分無牙空間植入虛擬牙齒重建完整牙列,進而通過使用針對全牙列的咬合重建算法[49]將上、下牙列對齊至最大牙尖交錯位。該算法在合成和真實的部分無牙模型中均得到滿意的重建和咬合結果,最大平移偏差<0.5 mm。
3 數字化咬合設置對頜骨定位的準確性研究
上述研究在咬合面水平上考察了數字咬合設置和傳統咬合設置之間的差異,而部分研究進一步報道了數字咬合設置對正頜手術頜骨定位的影響。在虛擬規劃基礎上,利用計算機輔助設計(computer aided design,CAD)和計算機輔助制造(computer aided manufacturing,CAM)技術生成外科夾板,是將規劃方案轉移至術中最常用的方法[5]。Ho等[8]比較了傳統咬合設置和數字咬合設置生成的CAD/CAM咬合夾板差異,結果僅簡單分為臨床“適合”和“不適合”,未發現差異有統計學意義。Awad等[43]比較了傳統咬合設置和數字咬合設置對術后下頜骨定位的潛在差異,對25例正畸優先患者的模擬結果顯示,兩種方法的三維平均誤差為0.14~0.72 mm,位于±2 mm的臨床可接受范圍內。Beek等[10]回顧了采用口內掃描數字咬合和傳統咬合進行三維虛擬規劃的手術準確性,兩組在上頜前后、左右、上下平移以及滾動、偏轉方面手術精度相當,數字咬合設置在俯仰精度中有明顯優勢 [組間差異(0.55±0.26)°,P=0.001]。Badiali等[11]對聯合虛擬正畸-手術規劃的準確性進行了前瞻性評估,結果顯示,上、下頜骨再定位的準確率分別為75.3%和74%(誤差范圍2 mm內),上、下牙弓準確率分別為58.86%和51.53%(誤差范圍0.8 mm內),作者推測牙齒定位準確性較差可能與閾值設置降低和骨骼定位偏差的正畸補償有關。
4 數字化咬合設置存在的不足及潛在解決方案
數字化咬合設置是正頜外科虛擬手術規劃的重要組成部分,但目前的數字化咬合設置方法還存在探索和優化的空間。對于手動和半自動咬合設置,咬合結果很大程度上依賴于操作者識別咬合平面的準確性以及適當的模型定位[43]。更重要的是,視覺上定義的咬合無法確定是否為最佳咬合[49]。通過在視覺分析系統中整合更多醫學特定信息,如接觸面積分布、咬合力和咬合平衡[19],有望進一步提高咬合設置的準確性。對于自動咬合設置,其靈活性相對不足,通常只針對滿足特定條件的咬合設置,如全牙列或部分無牙、整塊式或分塊式上頜截骨術。因此,未來還需開發針對不同治療模式(如正畸優先和手術優先)、復雜臨床患者(如部分無牙伴嚴重不對稱、對稱性無牙)的自動咬合重建算法。近年來,人工智能(artificial intelligence,AI)以其模仿人類認知功能的能力迅速發展,強大的AI算法能夠識別和揭示大量數據中的復雜模式,在正頜外科數字化咬合設置中具有潛在的應用價值,以提高該過程的敏捷性、準確性和可重復性[50]。
5 總結與展望
隨著數字成像技術和醫療規劃工具的加速發展,三維虛擬規劃已取代傳統二維規劃,成為正頜外科的臨床標準[11]。理想而穩定的咬合設置是正頜治療成功的重要基礎和結果[40],是術前虛擬規劃過程中的關鍵步驟之一。牙科成像技術的進步促進了數字化咬合設置的發展。目前,光學間接掃描仍是獲取數字牙模的標準程序,而口腔內掃描技術的出現進一步消除了對傳統印模的需要,使全數字化規劃流程成為可能。無論是手動、半自動還是自動數字咬合設置,均顯示出良好的準確性和可重復性,但也存在一定不足和進一步發展的潛力。此外,還需進一步評估數字化咬合設置與傳統咬合設置在臨床準確性、臨床醫師和患者接受度、總體規劃時間和成本效益等方面的差異。未來針對多種復雜患者的大樣本前瞻性臨床試驗,將有助于制定合理的臨床決策。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點
作者貢獻聲明 李磊:綜述構思、文獻查閱及文章撰寫;牛峰:審校并修改論文