根據這些原則,Dawson 提出了受到廣泛認可的理想型設計思路,本病例正是以其為設計目標,嘗試實現等效數字化轉移下頜功能運動,應用個性化虛擬牙合架輔助修復體制作。
目前我國牙科修復體制作中仍以應用實物牙合架為主,但實物牙合架操作便利性不佳,固有缺陷難以克服。
①實物牙合架是簡化下頜運動的機械裝置。前導和后導運動參數都是一定程度的簡化平均值,髁道真實的運動曲線被簡化為僅包括運動起點和終點間的直線,髁導斜度多數以前伸平均值25°~35°,側方10°~15°進行操作。但真實下頜運動受咀嚼肌群運動模式、軟組織彈性模量、顳下頜關節盤粘彈性影響,路徑發生時相性變化,傳統物理牙合架的機械關節難以復制這種運動。
②實物牙合架上模型觀察受到限制。石膏模型不透明限制了對上下頜牙列牙齒接觸情況的觀測。
③ 牙合架上反復操作石膏模型不便,且影響義齒設計的精度。模擬下頜運動時,操作者需要反復多次手工移動模型觀察牙齒咬合情況,如果模型石膏自身強度不足,可能導致模型面材料發生明顯磨損,影響義齒咬合設計精度。
④技師操作技術敏感度高,實物牙合架上是通過咬合紙指示修復體咬合高點和干擾點,然后在正中(牙尖交錯位)與非正中關系下經技師反復手工調磨去除完成。
實物牙合架的固有缺陷和市場應用需求對數字化下頜運動系統的發展產生了巨大推動作用。隨著數字化技術的進展,加工流程的自動化程度提高,加工時間、強度、技術敏感度均降低,不同技能水平的技師更容易在統一的基礎上制作修復體,操作者可以通過光學掃描儀,獲得虛擬模型及上下頜間精確的三維空間位置,從數據庫中選擇修復體信息,或使用手動功能調整修復體位置外形,其可靠性已有相關研究論證。
虛擬牙合架主要分為兩大類,第一大類是基于實物牙合架構造設計的虛擬牙合架。通過逆向工程手段復制實物牙合架的結構,在CAD/CAM 軟件中賦予患者個性化的下頜運動參數。
這類牙合架又細分為:①對應某一特定品牌實物牙合架,如本病例中使用的德國Amann Girrbach公司的Ceramill?系統,對應的便是同廠家的Artex? 牙合架。②可兼容多種品牌的牙合架參數的虛擬牙合架,如廣泛應用的Dental System?系統(3 Shape,丹麥)。③是可以模擬多個品牌的牙合架參數,但是這類虛擬牙合架沒有匹配實體面弓,其Bonwill 三角與鉸鏈運動軸關系來源于平均值數據,如CerecinLAB?(Sirona,德國)。
第二大類是基于個體口頜系統真實運動參數的虛擬牙合架。該技術結合運用了虛擬面弓、下頜運動軌跡描記、面部3D掃描、數位攝影等技術,其設想是在虛擬環境中復建患者真實的口頜系統運動模式。CAD/CAM 系統中的虛擬牙合架模塊,是將工作模型在物理牙合架上的相關運動模式和參數,轉化成數字化模式,結合患者的前伸髁導、側方髁導、切導等個性化數值,情景式重現下頜功能運動軌跡,進行咬合分析、設計、調整。
CAD 虛擬牙合架模塊使技師更易于從多角度進行模型觀測,避免了模型在實物牙合架上的磨損及觀測視線受限等操作不便性,對于原有穩定上下牙咬合關系的患者,在進行大量修復體修復時,盡量保持患者原有咬合特征有利于提高戴入修復體后適應性。本病例應用個性化虛擬牙合架技術,結合患者原有咬合接觸特征和外形數據,精確設計修復體形態,穩定的正中止點和適宜的非正中咬合引導軌跡,大大減少臨床調時間,患者的唇舌軟組織能更迅速適應新修復體。筆者發現應用虛擬牙合架設計加工的修復體咬合接觸分布與物理牙合架上模型接觸分布、患者口內戴入后咬合接觸點有極高的重合率。
盡管目前的各類虛擬牙合架軟件可以實現動態咬合設計和調整,但在患者口內,修復體所承受的咬合應力、實際咬合接觸情況更加復雜。咬合接觸面積與咬合力大小之間并非線性相關,除下頜功能運動軌跡范圍,咀嚼肌收縮力、牙周支持組織狀況、牙齒動度、下頜骨在應力作用下的彈性形變等因素均影響修復體及基牙承受的實際應力。虛擬牙合架技術,特別是兼容了電子運動面弓數據,可在體外精確重建下頜運動路徑,簡化咬合接觸點設計,在咬合接觸點設計及滑動軌跡設計方面有顯著優勢,但仍無法精確量化模擬口內的生物力學環境及其綜合作用下的咬合應力,無法將咬合接觸點與實際應力精確量化關聯,因而在目前,難以完全實現無需口內調整的修復體制作技術。虛擬牙合架在修復體制作中能大大減輕技師工作強度和難度,但在引入更多咬合應力量化模塊方面仍有較大的發展空間。