三維數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用

李萍 徐衛(wèi)華 馬念 鄒賢玉 張翼

【摘 要】口腔正畸教學(xué)中三維數(shù)字化的應(yīng)用，對提升口腔正畸教學(xué)效率提供了技術(shù)保障。三維數(shù)字化教學(xué)對比常規(guī)教學(xué)更能滿足國內(nèi)正畸醫(yī)療所需。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，從三維數(shù)字化分析軟件、錐形束CT、數(shù)字化牙頜模型、三維顏面成像技術(shù)著手，可以在口腔正畸教學(xué)中全面提升教學(xué)質(zhì)量，為口腔正畸教學(xué)提供可行性借鑒。

【關(guān)鍵詞】三維數(shù)字化教學(xué)；口腔正畸；數(shù)字化牙頜模型

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004-4949（2023）07-0163-04

Application of Three-dimensional Digital Technology in Orthodontic Teaching

LI Ping， XU Wei-hua， MA Nian， ZOU Xian-yu， ZHANG Yi

（Department of Orthodontics， Affiliated Stomatological Hospital of Guizhou Medical University， Guiyang 550004， Guizhou， China）

【Abstract】The application of three-dimensional digitization in orthodontic teaching provides technical support for improving the efficiency of orthodontic teaching. Compared with conventional teaching， three-dimensional digital teaching can better meet the needs of domestic orthodontic medical treatment. In the specific teaching practice， starting from three-dimensional digital analysis software， cone beam CT， digital dental model and three-dimensional facial imaging technology， we can comprehensively improve the teaching quality in orthodontic teaching and provide feasible reference for orthodontic teaching.

【Key words】Three-dimensional digital teaching； Orthodontics； Digital dental model

口腔正畸是臨床治療口腔疾病的關(guān)鍵，但在治療過程中護(hù)有各種因素導(dǎo)致治療失敗。為進(jìn)一步獲得完善的診斷圖像質(zhì)量效果，并能達(dá)到有效制定治療計(jì)劃，保障獲得高水平矯治治療的效果[1]。傳統(tǒng)正畸多以一般診療技術(shù)和方法，來達(dá)到對顱、面、頜及其他各部分間結(jié)構(gòu)特征的關(guān)聯(lián)性了解[2]。以往口腔正畸的教學(xué)中，多受傳統(tǒng)教學(xué)模式影響，學(xué)生對相關(guān)概念等內(nèi)容的學(xué)習(xí)局限，僅通過課本進(jìn)行發(fā)散考驗(yàn)學(xué)生的思維能力，教學(xué)效果存在較大的差異。且受常規(guī)教學(xué)中二維診療技術(shù)的影響，檢查過程中易因X線的放大、重疊、變形等，容易導(dǎo)致測量精確性不足、結(jié)構(gòu)定位不明等問題的出現(xiàn)，以至于口腔正畸教學(xué)效率不高[3]。三維數(shù)字化教學(xué)方法應(yīng)用于口腔正畸教學(xué)中，可有效提高診斷措施和方法，被臨床醫(yī)生所重視?；诖耍疚木腿S數(shù)字化教學(xué)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行論述，以期為相關(guān)教學(xué)提供一定參考。

通過檢查診斷中的牙頜模型設(shè)計(jì)，并在教學(xué)中對進(jìn)行測量，可以增強(qiáng)學(xué)生對治療機(jī)制的理解[4]。而一般二維教學(xué)中，受手工測量中石膏模型教具制作的局限性，加之模型多、易磨損、丟失、體積龐大等影響，會產(chǎn)生一定的誤差，甚至可能直接影響教學(xué)質(zhì)量。三維數(shù)字化教學(xué)方法立足計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，融合掃描檢查、設(shè)備儀器等，在臨床、教學(xué)及科研層面，構(gòu)筑三維數(shù)字化牙頜模型。通過重建技術(shù)，結(jié)合光學(xué)掃描技術(shù)的探究式優(yōu)勢，讓其數(shù)字化施行效果更佳[5]。通過三維數(shù)字化牙頜模型的構(gòu)筑，以提高教學(xué)的直觀性和便捷性，具體表現(xiàn)在正畸檢查中，基于牙大小、尖牙間牙弓寬度的定性分析更精準(zhǔn)，測量質(zhì)量更高。

2.1 三維數(shù)字化分析軟件 三維數(shù)字技術(shù)就口腔科手術(shù)患者模擬演示、3D診斷技術(shù)，整合了資料收集模塊及其病例分析整理軟件、頭影測量等內(nèi)容，融合了數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用整理效果更佳，溝通交流更能準(zhǔn)確、測量效果更佳[6]。三維數(shù)字技術(shù)，在口腔正畸教學(xué)的邏輯中，以信息化工具實(shí)現(xiàn)了師生的自主和諧交流?；谟洃浐诵闹R點(diǎn)的頭影測量定點(diǎn)和描跡等，讓正畸教學(xué)的完成效率更高；在臨床正畸教學(xué)中，基于數(shù)字化整合教學(xué)的優(yōu)勢，不僅能夠提升學(xué)生對相關(guān)癥狀的直觀記憶，還可以使正畸治療效果達(dá)到更佳[7，8]?？谇蝗S數(shù)據(jù)采集設(shè)備上，在口腔正畸治療中應(yīng)用廣泛，此外，在口腔種植及頜面手術(shù)治療中，其設(shè)計(jì)作用愈發(fā)突出。有近10個品牌通過應(yīng)用錐形束CT （CBCT），使得其硬件性能更高。數(shù)字化教學(xué)所構(gòu)筑的數(shù)據(jù)與三維面部數(shù)據(jù)、口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)或牙頜模型數(shù)據(jù)等的配套設(shè)施關(guān)聯(lián)性密切。數(shù)字化軟硬件產(chǎn)品線，為進(jìn)一步提升軟硬件間數(shù)據(jù)兼容性，優(yōu)化多源數(shù)據(jù)融合、頭影測量、種植設(shè)計(jì)、正畸分析等的功能，以此來提升口腔正畸治療的效果[9，10]。學(xué)生可以通過相關(guān)演示，直觀了解患者軟硬組織的變化，還可以獲得治療前后關(guān)節(jié)髁突、咬合接觸點(diǎn)的動態(tài)化數(shù)據(jù)，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

2.2 錐形束CT CBCT為X射線發(fā)生器、平板探測器、機(jī)械零部件、電子零部件、計(jì)算機(jī)等硬件供應(yīng)商以及提供各類圖像處理軟件、計(jì)算存儲服務(wù)[11]。在專業(yè)化的系統(tǒng)開發(fā)、軟件開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備生產(chǎn)等工作中，通過外采解決核心硬件的供應(yīng)。由于上游核心器件的采購來源差異較小，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及錐形束CT重建算法、圖像處理算法等技術(shù)的差異相對較小[12]。

2.3 3 D功能模型技術(shù) 3D功能模型技術(shù)廣泛應(yīng)用于數(shù)字化建檔、三維診斷及治療方案的輔助設(shè)計(jì)、正畸矯治、正畸材料設(shè)備制造、科研教學(xué)等；石膏模型存在固化時(shí)間長、邊緣不清楚、取模變性等缺點(diǎn)，難以快速準(zhǔn)確地測量數(shù)據(jù)，因此導(dǎo)致對治療結(jié)果的預(yù)測存在一定的局限性[13-15]?？趦?nèi)掃描通過儀器直接獲取患者口腔內(nèi)信息，并通過連接網(wǎng)絡(luò)直接將信息傳輸至矯治設(shè)計(jì)公司進(jìn)行相對應(yīng)的加工、診斷、設(shè)計(jì)，并生產(chǎn)虛擬排牙動畫，使患者可以更直觀地了解矯治流程。此外，口內(nèi)掃描避免了材料變形導(dǎo)致的誤差，精度較高，同時(shí)省去了取模及郵寄等繁瑣步驟，使整個過程更方便，且節(jié)省時(shí)間、有利于遠(yuǎn)程會診[16-19]。三維數(shù)字化牙頜模型能夠縮短口腔正畸患者的臨床治療時(shí)間，且不良事件發(fā)生率低，患者滿意度更高；通過不同方法采集數(shù)據(jù)重建模型，應(yīng)用于正畸治療的分析診斷、排牙實(shí)驗(yàn)、輔助設(shè)計(jì)個性化托槽和隱形矯治器；將正畸逐步發(fā)展成為數(shù)字化分析、診斷和治療的全新模式，提高患者的治療效果。通過CBCT獲取影像資料，應(yīng)用Dolphin 11.0軟件在垂直于髁狀突長軸的斜位測得顳下領(lǐng)關(guān)節(jié)前、上、后間隙值，運(yùn)用Pullinger分析法判斷髁狀突在關(guān)節(jié)窩的位置，提高診斷效率及準(zhǔn)確性，學(xué)生在實(shí)際診療過程中運(yùn)用此類技術(shù)不僅可以降低誤診率，還能夠更加直觀了解患者治療前后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化，從而準(zhǔn)確判斷治療效果，方便根據(jù)患者實(shí)際治療情況對治療方案作出調(diào)整[20-22]。

2.4 數(shù)字化牙頜模型 通過融合數(shù)字化技術(shù)的集成化優(yōu)勢，在牙頜模型的三維掃描設(shè)備、三維重建算法中，讓后續(xù)獲取的牙頜表面或石膏模型表面聚合處理及其曲面重建的數(shù)據(jù)構(gòu)建更合宜，在接近原型、形狀信息囊括中，融合激光掃描、CT圖像重構(gòu)、接觸式三坐標(biāo)測量儀等的支持，對口腔內(nèi)微小解剖結(jié)構(gòu)、精度等的掃描精度更高、成本更低，從而提高學(xué)生對口腔微結(jié)構(gòu)的理解，加深記憶[23-25]。在取印模環(huán)節(jié)，基于數(shù)字化牙頜模型精確度設(shè)計(jì)層面的加工處理技術(shù)上，整體保障了數(shù)字化牙頜模型的準(zhǔn)確度，防范了模型變形問題。口內(nèi)直接掃描獲取數(shù)字化模型的教學(xué)方法，在模型測量速度、精度，遠(yuǎn)程會診及其傳輸中，達(dá)到了個性化設(shè)計(jì)的效果。

例如日本森田Morita Accuitiomo僅需將石膏模或印模放在拍攝區(qū)內(nèi)便可通過CT的牙頜模型掃描程序進(jìn)行掃描。掃描后的3D牙頜模型還可與CBCT的圖像進(jìn)行疊加，從而創(chuàng)建一個虛擬患者以滿足醫(yī)生所有臨床治療規(guī)劃的需求。這種疊加式的數(shù)據(jù)可以提供一個無偽影的患者牙列區(qū)模型，其中會呈現(xiàn)出骨骼、牙冠。這為口腔種植計(jì)劃、手術(shù)導(dǎo)板制作、正畸及正頜外科的診斷治療提供了更有價(jià)值的新路徑[26-29]。

三維數(shù)字化教學(xué)作為一種新的數(shù)字化教學(xué)手段，相比傳統(tǒng)二維面像更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，分析結(jié)果更加準(zhǔn)確，主觀偏倚小，可重復(fù)性強(qiáng)，有助于提高口腔正畸教學(xué)效果；在教學(xué)方法容易激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、分析準(zhǔn)確可靠、主觀偏倚小、適合治療前、中、后的對比分析等；在教學(xué)資料獲取方式、教學(xué)方法有利于鞏固理論知識、操作簡便易掌握中，教學(xué)方法量化效果更佳[30-32]。

以往齒科修復(fù)的做法是采用口內(nèi)印模技術(shù)，臨床制取印模、翻制石膏模型，在患者治療過程中還需等待印模材料凝固和印模消毒、灌注模型，繁瑣的步驟導(dǎo)致取模周期長。而且取模的過程中，患者長時(shí)間張口，口內(nèi)異物感強(qiáng)烈，易產(chǎn)生惡心干嘔等不良反應(yīng)，患者的就診體驗(yàn)感較差，因此容易產(chǎn)生抗拒心理，不愿定期復(fù)診[33]。數(shù)字化口內(nèi)掃描儀配合3D打印可以實(shí)現(xiàn)椅旁即刻制作修復(fù)體模型、牙冠等，醫(yī)生用口腔掃描儀對患者的口腔進(jìn)行掃描，就能獲取精準(zhǔn)的口腔數(shù)據(jù)，椅旁利用3D打印設(shè)備打印出患者牙模，再生產(chǎn)出相應(yīng)的齒科器械或產(chǎn)品，節(jié)省了時(shí)間成本。同時(shí)，這樣的流程以數(shù)字化效果模擬器展示，可鍛煉學(xué)生的臨床思維能力，提高口腔正畸診斷與治療計(jì)劃的制定的教學(xué)效果；在“制定方案主動性”和“考慮牙移動細(xì)節(jié)”方面，更多學(xué)生認(rèn)為數(shù)字化模擬器可提高學(xué)習(xí)興趣、加深對診斷與治療計(jì)劃的理解和考慮更多三維牙移動[34]。

結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用3D max軟件進(jìn)行三維重建，并利用HTML、CSS編程語言進(jìn)行頁面設(shè)計(jì)。通過術(shù)前準(zhǔn)備、操作前準(zhǔn)備、托槽粘結(jié)、術(shù)后處理4個模塊，學(xué)生可以分步驟系統(tǒng)性學(xué)習(xí)正畸患者從初診資料搜集、X線片分析、托槽粘結(jié)及術(shù)后醫(yī)囑等臨床一系列流程，從而在今后的臨床實(shí)踐中能夠降低診療成本，給予患者更好的就診體驗(yàn)以及治療效果。

三維數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用，有助于學(xué)生全面獲取牙、牙槽骨、頜骨和關(guān)節(jié)等口腔正畸治療環(huán)節(jié)的要素。并在全面細(xì)致化分析中，進(jìn)一步達(dá)到輔助學(xué)生做出正確診斷、合理治療的效果。數(shù)字化口腔城市醫(yī)療中心各個共建單位，分別帶來各自領(lǐng)域最新的科研成果和技術(shù)展示：數(shù)字化牙科3D打印機(jī)、數(shù)字化為驅(qū)動和目標(biāo)的全方位門登特斯口腔種植解決方案系統(tǒng)、數(shù)字化口內(nèi)印模儀、數(shù)字化正畸導(dǎo)板系統(tǒng)、AI口腔診療分析系統(tǒng)、數(shù)字化口內(nèi)掃描儀等。

未來以數(shù)字化技術(shù)賦能精準(zhǔn)、高效、便利的個性化口腔診療已成為口腔醫(yī)學(xué)未來的發(fā)展方向與客觀需求。教學(xué)層面，深入發(fā)展數(shù)字化口腔服務(wù)，積極引進(jìn)一系列國際領(lǐng)先數(shù)字化設(shè)備，加強(qiáng)國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，共同探討口腔種植領(lǐng)域上的新技術(shù)、新成果、新理念，深入了解數(shù)字化口腔診療技術(shù)應(yīng)用，為我國口腔種植技術(shù)的進(jìn)一步提升起到推動作用，同時(shí)也為缺牙患者提供更高質(zhì)量的口腔醫(yī)療服務(wù)。也能在實(shí)際應(yīng)用層面，豐富正畸臨床診療經(jīng)驗(yàn)，更能滿足患者需求，提高臨床治療效果，讓教學(xué)的實(shí)效性更佳，并可規(guī)避治療風(fēng)險(xiǎn)。通過貫徹落實(shí)數(shù)字化口腔理念，為提升教學(xué)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

[1] 丁元圣，丁元欣，楊宇琦.數(shù)字化三維診療技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用效果研究[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，40（1）：151-153.

[2] 周靜，陳麗瓊，馮雯娟，等.口腔數(shù)字化定位體系結(jié)合CBL教學(xué)方法在正畸托槽定位粘接教學(xué)中的應(yīng)用[J].昆明醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2023，44（1）：151-155.

[3] 龍茜，管曉燕，肖琳琳，等.數(shù)字化輔助的CBL教學(xué)法在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展研究[J].中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2022，14（1）：57-60.

[4] 張浩，高潔，仇珺，等.數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于口腔正畸學(xué)研究生病例分析教學(xué)中的初步探索[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2021，18（28）：67-70.

[5] 劉倩，姚瑩，畢惠賢，等.Vectra？三維面部成像技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用評價(jià)[ J ] .上?？谇会t(yī)學(xué)，2021，30（1）：109-112.

[6] 鄭金絢，孟博文，余镕丞，等.數(shù)字化效果模擬器在口腔正畸臨床教學(xué)中的應(yīng)用效果評估[J].中華口腔醫(yī)學(xué)研究雜志（電子版），2022，16（2）：113-117.

[7] 張莉，李鴻藝，何世熹，等.虛擬仿真技術(shù)及3D打印技術(shù)在口腔頜面外科學(xué)臨床教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教導(dǎo)刊，2021（9）：104-106.

[8]李學(xué)盛，張明.3D打印頜骨技術(shù)在口腔頜面外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用效果評價(jià)[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2020，29（3）：143-145.

[9] 王莉莉，劉洪臣.三維數(shù)字化技術(shù)在全口義齒修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中華老年口腔醫(yī)學(xué)雜志，2019，17（1）：59-62.

[10] 陳雪婷，陳玉萍，賴穎真.虛擬仿真技術(shù)在口腔正畸實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2021，13（17）：49-52.

[11] 蔡卜磊，任榮，李巖，等.數(shù)字化三維正頜手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)在本科生教學(xué)中的應(yīng)用[J].牙體牙髓牙周病學(xué)雜志，2017，27（7）：422-425.

[12] 周晨，王偉財(cái)，鄧立迪，等.3dMD立體攝影技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用[J].中華口腔醫(yī)學(xué)研究雜志（電子版），2018，12（6）：375-378.

[13] 劉超，陳夢珊，姜杉，等.3D功能模型在口腔正畸中的應(yīng)用現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2021，31（18）：44-48.

[14] Dobro？ K，Hajto-Bryk J，Zarzecka J.Application of 3D-printed teeth models in teaching dentistry students：A scoping review[J].Eur J Dent Educ，2023，27（1）：126-134.

[15] 張雪明，王艷艷，史翠平，等.三維可視化阻生牙拔牙模型在口腔本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中華口腔醫(yī)學(xué)雜志，2022，57（8）：855-860.

[16] 孫樂海，孫慶光.三維數(shù)字化牙頜模型在口腔正畸學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值探討[J].中國實(shí)用醫(yī)藥，2021，16（19）：137-139.

[17] 胡紅艷，羅武香，張麗麗.三維數(shù)字化牙頜模型在口腔正畸學(xué)中的應(yīng)用[J].全科口腔醫(yī)學(xué)雜志（電子版），2019，6（30）：20-21.

[18] Chaudhari PK，Dhillon H，Dhingra K，et al.3D printing for fostering better dental education[J].Evid Based Dent，2022，23（1）：5.

[19] 羅武香，陳海艷.三維數(shù)字化牙頜模型在口腔正畸科5S管理中的應(yīng)用[J].實(shí)用臨床護(hù)理學(xué)電子雜志，2020，5（24）：167，184.

[20] 劉尚愚，馮云霞.三維數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸學(xué)中的應(yīng)用[J].國際口腔醫(yī)學(xué)雜志，2017，44（3）：350-353.

[21] 李彬，段沛沛，白丁.數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸診療中的應(yīng)用[J].口腔醫(yī)學(xué)，2021，41（1）：71-75.

[22] 厲松，蘇茹甘.數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸臨床中的應(yīng)用[J].口腔疾病防治，2019，27（2）：69-73.

[23] Rebol J，Brkljaci？ B，Bumber Z，et al.3D power Doppler analysis of the vascularisation in tumours of the oral cavity[J].Ultraschall Med，2007，28（1）：40-44.

[24] 劉典偉，王彬晨，曲偉棟，等.三維（3D）數(shù)字化解剖模型在口腔解剖生理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)教育研究與實(shí)踐，2022，30（6）：737-740.

[25] 張寧，王紅梅，厲松，等.三維數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用[J].北京口腔醫(yī)學(xué)，2016，24（4）：231-232.

[26] 左志剛，李洪發(fā)，王悅，等.數(shù)字化三維診療技術(shù)在口腔正畸教學(xué)中的應(yīng)用效果評價(jià)[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2021，35（2）：28-29.

[27] 姚德超.三維數(shù)字化掃描在口腔臨床中應(yīng)用的探究[J].臨床研究，2019，27（6）：35-37.

[28] 彭佳美，嚴(yán)斌，王林，等.三維數(shù)字化牙頜模型在口腔正畸學(xué)中的應(yīng)用[J].中國實(shí)用口腔科雜志，2008（2）：110-111.

[29] 朱赴東，石玨，葛巍立，等.數(shù)字化全牙列下頜骨三維解剖建模[C]//中華口腔醫(yī)學(xué)會口腔頜面外科專業(yè)委員會.第十三次全國口腔頜面外科學(xué)術(shù)會議暨中華口腔醫(yī)學(xué)會口腔頜面外科專業(yè)委員會成立30周年紀(jì)念活動論文匯編.2016：136.

[30] 萬賢鳳.正畸數(shù)字化間接粘結(jié)技術(shù)的初步研究[D].廣州：南方醫(yī)科大學(xué)，2014.

[31] 王偉財(cái)，周晨，于瀟楠，等.數(shù)字化模型分析和頭影測量技術(shù)在口腔正畸實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用[J].中華口腔醫(yī)學(xué)研究雜志（電子版），2017，11（6）：376-380.

[32] 操亞波，傅露，郁雯科，等.數(shù)字化排牙試驗(yàn)在正畸病例拔牙與否判斷中的應(yīng)用[J].口腔醫(yī)學(xué)，2019，39（1）：44-47.

[33] Kissel P，Mah JK，Bumann A.Modern 3D cephalometry in pediatric orthodontics-downsizing the FOV and development of a new 3D cephalometric analysis within a minimized large FOV for dose reduction[J].Clin Oral Investig，2021，25（7）：4651-4670.

[34] Narita M，Takaki T，Shibahara T，et al.Utilization of desktop 3D printer-fabricated “Cost-Effective”3D models in orthognathic surgery[J].Maxillofac Plast Reconstr Surg，2020，42（1）：24

編輯 柴泛宇