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作者:趙一姣 王勇 本文發(fā)表于:中華口腔醫(yī)學(xué)雜志, 2018, 53(4): 230-235 DOI:10.3760/cma.j.issn.1002-0098.2018.04.004 近年,隨著口腔醫(yī)學(xué)與數(shù)字化技術(shù)深入而廣泛的結(jié)合,數(shù)字化口腔醫(yī)學(xué)已成為口腔醫(yī)學(xué)的重要發(fā)展方向,其中,椅旁數(shù)字化技術(shù)備受口腔修復(fù)學(xué)、牙體牙髓病學(xué)、口腔種植學(xué)等專業(yè)關(guān)注。隨著機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)軟件、光學(xué)影像等學(xué)科技術(shù)的飛速發(fā)展,口腔醫(yī)學(xué)椅旁數(shù)字化技術(shù)從20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái),其應(yīng)用范圍和技術(shù)功能不斷拓展,并被不斷賦予新的內(nèi)涵,口腔醫(yī)師應(yīng)了解和掌握這種技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),從而更好地對(duì)各種椅旁數(shù)字化技術(shù)加以選擇和應(yīng)用。 一、口腔醫(yī)學(xué)椅旁數(shù)字化技術(shù)的狹義和廣義內(nèi)涵 早在1986年,德國(guó)西門子公司首先推出椅旁計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制作(computer aided design and computer aided manufacture,CAD/CAM)系統(tǒng)(CEREC系統(tǒng)),商品名首字母C即代表椅旁(chair?side)的含義,其至今已應(yīng)用30余年,經(jīng)歷5代技術(shù)更新,并基本得到口腔臨床的認(rèn)可。該系統(tǒng)一經(jīng)問(wèn)世便備受關(guān)注,市場(chǎng)隨即相應(yīng)發(fā)展涌現(xiàn)諸多類似設(shè)備,如Planmeca系統(tǒng)(普蘭梅卡,芬蘭,原E4D系統(tǒng))、Carestream系統(tǒng)(銳珂,美國(guó))等。以椅旁數(shù)字化修復(fù)系統(tǒng)為代表,構(gòu)成口腔醫(yī)學(xué)椅旁數(shù)字化技術(shù)的狹義內(nèi)涵,其技術(shù)特點(diǎn)可概括為:應(yīng)用口內(nèi)掃描設(shè)備、數(shù)字化修復(fù)設(shè)計(jì)軟件和小型數(shù)控切削設(shè)備,在診室內(nèi)一次診療(也可多次)完成全瓷或樹脂常規(guī)修復(fù)體的設(shè)計(jì)和制作。椅旁CAD/CAM對(duì)技術(shù)和材料應(yīng)用的限定較明確:口腔三維數(shù)據(jù)獲取主要采用口內(nèi)三維掃描技術(shù),數(shù)字化修復(fù)設(shè)計(jì)軟件主要完成嵌體、冠、橋等常規(guī)修復(fù)體設(shè)計(jì),修復(fù)體制作以小型化、高效率的數(shù)控切削或磨削技術(shù)為主,修復(fù)材料則以玻璃陶瓷和復(fù)合樹脂材料的預(yù)成料塊為主。 早期椅旁修復(fù)CAD/CAM系統(tǒng)多為封閉式系統(tǒng),即在修復(fù)體數(shù)字化設(shè)計(jì)和制作的工作流程中,數(shù)據(jù)流僅能在系統(tǒng)內(nèi)部傳遞,掃描、設(shè)計(jì)、加工環(huán)節(jié)的前后銜接僅限于封閉系統(tǒng)自身的軟硬件環(huán)境,不支持外部第三方環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)的介入,也不支持自身數(shù)據(jù)的通用格式導(dǎo)出,不能滿足口腔臨床對(duì)數(shù)據(jù)開放和流程靈活性選擇的需求。繼而,以數(shù)據(jù)開放為特點(diǎn)的眾多椅旁數(shù)字化輔助技術(shù)相繼發(fā)展,其中包括各種數(shù)據(jù)開放型口內(nèi)掃描技術(shù)和口腔印??焖賿呙杓夹g(shù),多材料、多模式的混合加工技術(shù),以及小型快速三維打印(3D printing)技術(shù)等。這些技術(shù)的服務(wù)對(duì)象不再局限于椅旁修復(fù)體制作,借助數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件功能的拓展,可實(shí)現(xiàn)快速制作HE墊、個(gè)別托盤、功能印模托盤、診斷義齒以及各種美學(xué)診斷模型,拓展椅旁診療的范圍。因此,口腔醫(yī)學(xué)椅旁數(shù)字化技術(shù)的廣義內(nèi)涵涵蓋椅旁直接修復(fù)和上述各種椅旁輔助治療技術(shù)涉及的所有數(shù)字化技術(shù)。 二、口腔醫(yī)學(xué)椅旁數(shù)字化技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀 1.口腔直接或間接掃描技術(shù): (1)口腔直接掃描技術(shù): 也即口內(nèi)掃描技術(shù),為口腔醫(yī)學(xué)椅旁數(shù)字化技術(shù)量身定制。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)從口內(nèi)牙列到數(shù)字化牙頜模型的直接轉(zhuǎn)化,避免印模制取、傳遞和灌制石膏模型過(guò)程中的誤差,且彩色三維掃描技術(shù)可最大程度還原口腔組織的真實(shí)三維形態(tài)和紋理色彩,靈活性、直觀性的優(yōu)勢(shì)明顯,臨床應(yīng)用前景較好。現(xiàn)有的口內(nèi)掃描技術(shù)根據(jù)技術(shù)原理可分為:①三角測(cè)量成像技術(shù),如CEREC AC Omnicam(Dentsply Sirona,德國(guó))、PlanScan(Planmeca,芬蘭)、Bluescan(A. TRON3D,奧地利)、LAUNCA(廣東朗呈醫(yī)療器械科技有限公司,廣州)等口內(nèi)掃描儀;②共聚焦顯微成像技術(shù),如Trios(3Shape,丹麥)、iTero(Align Technology,美國(guó))和3D Progress(MHT,意大利);③主動(dòng)波陣面采樣技術(shù),如Lava C.O.S.(3M,美國(guó))。目前,商業(yè)化的口內(nèi)掃描系統(tǒng)已有10余種,各系統(tǒng)的掃描效率差異不大(單牙位掃描時(shí)間為15~20 s),其中絕大部分已實(shí)現(xiàn)無(wú)償或有償條件下的數(shù)據(jù)開放。 口內(nèi)掃描系統(tǒng)的精度是口腔醫(yī)師最關(guān)心的問(wèn)題,筆者認(rèn)為各種掃描技術(shù)自身并無(wú)顯著的優(yōu)劣差異,細(xì)微差異體現(xiàn)于針對(duì)口內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)的技術(shù)優(yōu)化,而與口內(nèi)數(shù)據(jù)獲取技術(shù)配套的數(shù)據(jù)拼接和后處理算法則是影響最終數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵。從工程技術(shù)角度分析,口內(nèi)掃描技術(shù)分為硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法兩個(gè)部分,掃描儀的光學(xué)硬件系統(tǒng)負(fù)責(zé)將牙齒表面三維形貌信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)信息,而后處理軟件算法則負(fù)責(zé)將數(shù)字信號(hào)重建為計(jì)算機(jī)中的三維立體數(shù)字模型,前后兩個(gè)階段共同影響掃描數(shù)據(jù)的最終精度。從國(guó)產(chǎn)化技術(shù)研發(fā)角度分析,口內(nèi)掃描系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)容易搭建,而軟件算法的研發(fā)則難度較高,是口內(nèi)掃描技術(shù)國(guó)產(chǎn)化研發(fā)的核心環(huán)節(jié)?,F(xiàn)有的部分椅旁口內(nèi)掃描系統(tǒng)(如PlanScan)的重大技術(shù)升級(jí)僅為軟件系統(tǒng)的升級(jí),客戶端的掃描硬件無(wú)需更換,通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟件性能的提升便可大大提高掃描的速度和效率以及色彩的呈現(xiàn)效果,也正說(shuō)明了軟件算法的重要性。對(duì)于較成熟的牙頜模型掃描技術(shù),其配套掃描軟件的開發(fā)可分為廠家自主研發(fā)專用軟件和委托成熟軟件公司(如Exocad)深度定制專用軟件兩種模式,后者有相對(duì)成熟穩(wěn)定的算法支持。而口內(nèi)掃描技術(shù)因各廠家技術(shù)的專利性,仍以第一種研發(fā)模式為主,一定程度上體現(xiàn)為市場(chǎng)上各種口內(nèi)掃描系統(tǒng)的臨床測(cè)評(píng)精度差異較大,這在一定程度上與各廠家的算法研發(fā)能力相關(guān)。 口腔醫(yī)師關(guān)注的另一個(gè)問(wèn)題是噴粉與不噴粉掃描的取舍。醫(yī)師常認(rèn)為噴粉掃描可影響掃描精度,是口內(nèi)掃描系統(tǒng)性能劣勢(shì)的體現(xiàn)。從工程技術(shù)角度分析,是否需要噴粉取決于口內(nèi)掃描系統(tǒng)的技術(shù)原理?,F(xiàn)有口內(nèi)掃描技術(shù)噴粉的目的有兩種:一是改變牙齒表面的光線反射特性,以獲得優(yōu)良的漫反射效果,如早期CEREC Ⅲ口內(nèi)掃描系統(tǒng),其粉末噴涂厚度需遮蓋牙齒的全部表面;二則與遮光顯影無(wú)關(guān),目的在于人為增加牙齒的表面特征信息,提高掃描軟件算法精度,如Lava口內(nèi)掃描系統(tǒng)和朗呈口內(nèi)掃描系統(tǒng),其粉末噴涂并不追求表面遮蓋的程度?,F(xiàn)今各系統(tǒng)專用粉末的厚度為5~10 μm,且第二種噴粉目的不但沒(méi)有降低掃描精度,反而旨在提高精度。噴粉掃描的主要問(wèn)題不在于精度影響,而在于對(duì)天然牙顏色的遮擋和干擾,這是實(shí)現(xiàn)彩色掃描必須解決的問(wèn)題。因此,醫(yī)師需對(duì)所使用的口內(nèi)掃描技術(shù)原理深入了解,以選擇正確的操作方式。 (2)口腔印??焖賿呙杓夹g(shù): 口內(nèi)掃描技術(shù)椅旁操作省略了翻制石膏模型的技工室步驟,直接獲得三維數(shù)字印模,具有方便、快捷的特點(diǎn);但掃描操作技巧的學(xué)習(xí)和熟練使用需要一定的時(shí)間成本,外加使用終端數(shù)量和權(quán)限的限制,以及口內(nèi)掃描自身的技術(shù)局限性,使得該技術(shù)不能完全滿足椅旁數(shù)字化診療的多樣化需求,由此口腔印??焖賿呙杓夹g(shù)便成為一種有益的補(bǔ)充。 印模掃描無(wú)需翻制石膏模型,口腔醫(yī)師無(wú)需學(xué)習(xí)新的技術(shù),借助傳統(tǒng)方法制取的印模和口腔印模快速掃描設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)在椅旁獲取三維數(shù)字印模,達(dá)到與口內(nèi)掃描相同的目的。與傳統(tǒng)石膏模型掃描技術(shù)相比,口腔印??焖賿呙杓夹g(shù)的難度更大,其掃描對(duì)象為臨床各種顏色和質(zhì)地的硅橡膠、聚醚類印模材料、藻酸鹽類印模材料,相比石膏模型優(yōu)良的漫反射質(zhì)地,印模掃描對(duì)掃描儀光學(xué)系統(tǒng)的要求更嚴(yán)格。此外,印模相比陽(yáng)模有更多的掃描盲區(qū),對(duì)掃描儀轉(zhuǎn)動(dòng)軸自由度的要求也更高。近年,針對(duì)復(fù)雜牙列缺損或缺失的椅旁掃描需求,以藍(lán)光光柵和多光束藍(lán)光激光掃描為主要原理的口腔印??焖賿呙柘到y(tǒng)占據(jù)主導(dǎo)地位,系統(tǒng)的軟硬件一般針對(duì)印模掃描定制研發(fā),并針對(duì)印模材料掃描的光強(qiáng)參數(shù)和光線投射角度進(jìn)行性能優(yōu)化,以提高印模掃描的速度和數(shù)據(jù)處理效率。此外,針對(duì)椅旁診療的便捷性需求,此類掃描儀一般為開窗式、緊湊結(jié)構(gòu)的桌面型設(shè)計(jì),便于掃描過(guò)程隨時(shí)觀察印模倒凹。掃描后一般可提供.stl格式的開放式數(shù)據(jù)或與后續(xù)CAD軟件配套的相應(yīng)數(shù)據(jù)格式。3Shape(丹麥)、Dental Wings(加拿大)、Imetric(瑞士)系列掃描系統(tǒng)均推出口腔印??焖賿呙璧膶S脵C(jī)型,國(guó)內(nèi)先臨和易形系列掃描系統(tǒng)也研制了相應(yīng)適用于椅旁口腔印??焖賿呙璧漠a(chǎn)品。 2.椅旁數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的相關(guān)技術(shù): 椅旁修復(fù)CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件具有明顯的以醫(yī)師需求為導(dǎo)向的技術(shù)特征。如:①設(shè)計(jì)功能的專一化,此類軟件設(shè)計(jì)功能不追求全面,僅需具備椅旁常規(guī)診療需求的設(shè)計(jì)功能,常以嵌體、單冠、種植體個(gè)性化基臺(tái)設(shè)計(jì)功能為主;②設(shè)計(jì)步驟的流程化,固式化設(shè)計(jì)流程和逐步引導(dǎo)式操作,雖然缺少設(shè)計(jì)的靈活性,但非常便于醫(yī)師學(xué)習(xí)和使用;③經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的預(yù)置化,修復(fù)體設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)預(yù)置于軟件后臺(tái),設(shè)計(jì)時(shí)僅需較少的參數(shù)交互,使用戶操作體驗(yàn)更流暢和高效,達(dá)到節(jié)約椅旁時(shí)間的目的;④復(fù)雜設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的智能化,椅旁數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件與技工室數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的最大區(qū)別在于交互操作的程度,以醫(yī)師需求為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)軟件,需盡量降低交互設(shè)計(jì)的椅旁操作時(shí)間,除參數(shù)預(yù)置化外,還需通過(guò)智能化的軟件算法降低復(fù)雜設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的交互設(shè)計(jì)難度。如CEREC軟件的Biogeneric智能修復(fù)體形態(tài)設(shè)計(jì)算法,可參考鄰牙、對(duì)HE牙以及對(duì)側(cè)同名牙形態(tài)信息自動(dòng)生成適合于患者個(gè)性化牙列形態(tài)及咬合特征的牙冠外形,相比傳統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)牙冠形態(tài)的交互調(diào)整方式,可大大降低椅旁手工調(diào)改的工作量和時(shí)間。 隨著椅旁數(shù)字化診療需求的增加,修復(fù)體設(shè)計(jì)已不再是椅旁數(shù)字化診療的唯一應(yīng)用領(lǐng)域,配套的輔助即刻診療裝置的設(shè)計(jì)已被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用,椅旁數(shù)字化個(gè)別托盤即為一典型應(yīng)用。個(gè)別托盤技術(shù)應(yīng)用于全口義齒、可摘局部義齒、種植義齒制作中的常規(guī)印模制取,因傳統(tǒng)手工制作方法的復(fù)雜性和耗時(shí)性,其未在臨床得到很好的普及。已有研究顯示,通過(guò)椅旁口腔印模快速掃描技術(shù)獲取高精度的數(shù)字初印模,借助數(shù)字化個(gè)別托盤設(shè)計(jì)軟件的自動(dòng)化設(shè)計(jì)功能,可實(shí)現(xiàn)印模組織面偏置、去除倒凹、設(shè)置緩沖區(qū)、個(gè)性化定位結(jié)構(gòu)等流程化設(shè)計(jì),且操作流程簡(jiǎn)單便捷,完全可由醫(yī)師助理操作實(shí)施,并在椅旁2~3min內(nèi)快速設(shè)計(jì)完成滿足終印模制取要求的個(gè)別托盤數(shù)字化模型(圖1),后續(xù)再借助椅旁快速加工設(shè)備制作托盤實(shí)物,即刻用于終印模的制取?,F(xiàn)今,具有上述個(gè)別托盤設(shè)計(jì)功能的數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件包括3Shape軟件(丹麥)、Exocad軟件(德國(guó))和國(guó)內(nèi)山大華天個(gè)別托盤設(shè)計(jì)軟件。上述軟件同樣具備功能專一化、步驟流程化、參數(shù)預(yù)置化和設(shè)計(jì)智能化的特點(diǎn),從臨床實(shí)際需求出發(fā)并最終服務(wù)于椅旁診療。 圖1 基于口腔印??焖賿呙钄?shù)據(jù)設(shè)計(jì)個(gè)別托盤 A:口腔印??焖賿呙钄?shù)據(jù);B:個(gè)別托盤 3.椅旁數(shù)字加工技術(shù): (1)椅旁數(shù)控切削或磨削技術(shù): 傳統(tǒng)椅旁數(shù)字加工技術(shù)專指小型化的以加工玻璃陶瓷或復(fù)合樹脂預(yù)成料塊為主的數(shù)控切削或磨削設(shè)備。常見系統(tǒng)包括CEREC MC XL(Dentsply Sirona,德國(guó))、PlanMill(Planmeca,美國(guó))、Carestream(Carestream,美國(guó))和Roland(羅蘭,日本)等系統(tǒng),國(guó)產(chǎn)化系統(tǒng)則有愛(ài)迪特[愛(ài)迪特(秦皇島)科技股份有限公司]、申雕(上海申雕數(shù)控機(jī)械有限公司)等系統(tǒng)。這類數(shù)控加工設(shè)備一般由傳統(tǒng)工業(yè)加工機(jī)床針對(duì)口腔椅旁加工的特點(diǎn)改進(jìn)并優(yōu)化結(jié)構(gòu)而成,小型化、輕量化的特點(diǎn)可適應(yīng)椅旁診療環(huán)境的需求,但也因結(jié)構(gòu)尺寸和剛度的下降限制了切削軸的移動(dòng)范圍、主軸的切削功率和機(jī)床整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,使得此類加工設(shè)備一般僅能用于切削1~3個(gè)單位的修復(fù)體(嵌體、單冠、3單位橋等),且不能加工對(duì)機(jī)床切削性能要求較高的金屬和硬質(zhì)陶瓷材料。對(duì)于此類設(shè)備的選擇,醫(yī)師最關(guān)注精度和效率,下面從工程技術(shù)角度對(duì)影響因素進(jìn)行分析。 對(duì)椅旁數(shù)控設(shè)備加工精度影響較大的因素主要包括切削軸數(shù)量、軸位置分辨率和數(shù)控工藝軟件。在工程技術(shù)領(lǐng)域,切削軸數(shù)量常規(guī)指在切削過(guò)程中與被切削物體表面做連續(xù)接觸運(yùn)動(dòng),即真正作用于切削過(guò)程的機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸數(shù)量。軸數(shù)越多,機(jī)床切削自由度越高,表面切削的復(fù)雜程度就越高,一般3軸以上的數(shù)控設(shè)備才可切削出具有一定倒凹的結(jié)構(gòu),如全解剖形態(tài)冠、解剖型基臺(tái)等。市場(chǎng)上,某些設(shè)備宣稱的軸數(shù)常包括初始刀具校準(zhǔn)軸、工件翻轉(zhuǎn)軸(不連續(xù)作用于切削過(guò)程,稱為半軸)和坯料加載軸等,而大多數(shù)椅旁加工設(shè)備的實(shí)際切削加工軸數(shù)僅為3軸。如CEREC MC XL系統(tǒng)包含2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和1個(gè)移動(dòng)的切削軸以及1個(gè)180°工件翻轉(zhuǎn)軸(半軸),PlanMill系統(tǒng)包括3個(gè)移動(dòng)軸,嚴(yán)格而言上述系統(tǒng)均屬于3軸系統(tǒng),從刀具運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析,3軸系統(tǒng)不能保證切削過(guò)程中刀具與材料表面接觸點(diǎn)的勻速切削,進(jìn)而產(chǎn)生不均勻的表面粗糙度缺陷,且不能實(shí)現(xiàn)具有倒凹和復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)的修復(fù)體加工。此外,設(shè)備使用的電機(jī)類型也直接影響每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)分辨率,如PlanMill系統(tǒng)和Carestream系統(tǒng)采用無(wú)刷直流電機(jī),理論上可實(shí)現(xiàn)1 μm的運(yùn)動(dòng)分辨率,而CEREC系統(tǒng)采用的步進(jìn)電機(jī)技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)6.25 μm的運(yùn)動(dòng)分辨率,顯然綜合考慮了精度需求與制造成本因素。各椅旁數(shù)控設(shè)備的使用手冊(cè)中,加工精度多為5~25 μm,但均未具體描述加工精度的檢測(cè)方法,各廠家遵循各自的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),尚無(wú)統(tǒng)一的協(xié)議,指標(biāo)間的可比性不強(qiáng)。筆者認(rèn)為,數(shù)控設(shè)備的加工精度體現(xiàn)為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合,系統(tǒng)誤差可通過(guò)機(jī)械和軟件校準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償,隨機(jī)誤差即重復(fù)精度才是影響設(shè)備加工精度的關(guān)鍵指標(biāo),該指標(biāo)一般指機(jī)床多次加工同一形狀物體的可重復(fù)性。 關(guān)于椅旁數(shù)控設(shè)備的加工效率亦是臨床關(guān)注的重要指標(biāo),其影響因素包括主軸轉(zhuǎn)速、主軸扭矩、切削進(jìn)給速度以及加工工藝軟件(CAM軟件)等。其中,主軸轉(zhuǎn)速和扭矩共同決定主軸的功率,功率越大切削效率越高;切削進(jìn)給速度由主軸和刀具的結(jié)構(gòu)剛度決定,同等條件下切削進(jìn)給速度越大切削效率越高。分析各椅旁數(shù)控設(shè)備的上述技術(shù)指標(biāo)可見,PlanMill和Carestream等系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速均大于50 000 r/min,而CEREC系統(tǒng)則采用相對(duì)較低的轉(zhuǎn)速,且在切削進(jìn)給速度方面CEREC系統(tǒng)也采用了相對(duì)較低的參數(shù)配置。但在單冠切削效率方面,CEREC系統(tǒng)的實(shí)際加工效率仍表現(xiàn)較好(6~11min),PlanMill和Carestream系統(tǒng)為10~15min。分析原因,其一,CEREC系統(tǒng)采用雙主軸同步加工的模式,其CAM軟件對(duì)雙面加工模式的優(yōu)化雖未能實(shí)現(xiàn)翻倍的加工效率,但可一定程度彌補(bǔ)加工效率的不足;其二,可能與CEREC系統(tǒng)CAM軟件采用的獨(dú)特的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)軸加工工藝優(yōu)化算法相關(guān),該核心工藝技術(shù)可優(yōu)化刀軌路徑,提高加工效率。 近年,椅旁數(shù)控切削或磨削技術(shù)針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)加工材料有限、加工工藝單一的問(wèn)題有了較大的技術(shù)突破,在小型化數(shù)控設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了水冷加工與風(fēng)冷加工、切削與磨削、多種類型口腔材料混合加工的工藝改進(jìn)。該技術(shù)通過(guò)專用的混合材料加持工具,可同批次放置多種不同加工工藝特性的預(yù)成料塊,與之配套的CAM軟件可支持不同加工工藝的混合排版和刀具、刀軌規(guī)劃。這種硬件和軟件的同步升級(jí),使得椅旁加工不再局限于單次單一材料的單顆修復(fù)體加工,可同批次加工同一患者不同牙位不同色號(hào)要求的二硅酸鋰基底冠、玻璃陶瓷飾面以及復(fù)合樹脂嵌體修復(fù)體等。隨著最新的椅旁快速氧化鋯燒結(jié)技術(shù)(燒結(jié)時(shí)間60~90min)的推出,椅旁制作氧化鋯修復(fù)體成為可能,椅旁數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將得到較大的拓展。 (2)椅旁三維打印技術(shù): 目前,可用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的三維打印技術(shù)分為光固化成形、燒結(jié)成形和熔凝成形三大類。近年,在光固化成形和熔凝成形領(lǐng)域已研發(fā)出高效率、桌面型打印設(shè)備,使得三維打印的椅旁應(yīng)用迅速發(fā)展。國(guó)外產(chǎn)品以基于立體平版印刷技術(shù)的Form2(Formlabs,美國(guó))打印機(jī)為代表,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品則以基于數(shù)字光處理技術(shù)的DentLab One(杭州先臨三維科技股份有限公司)、HansLaser(深圳市大族激光科技股份有限公司)打印機(jī)和基于熔融沉積成形(fusion deposition modeling,FDM)的靈通(北京實(shí)諾泰克科技有限公司)系列打印機(jī)為代表。 基于三維打印材料研發(fā)的技術(shù)支持,椅旁三維打印技術(shù)目前可用于個(gè)別托盤及診斷義齒的制作。在椅旁數(shù)字化個(gè)別托盤技術(shù)的應(yīng)用中,設(shè)計(jì)完成的個(gè)別托盤數(shù)字模型尺寸較大、形態(tài)較復(fù)雜且對(duì)材料成本控制的要求較高,數(shù)控切削技術(shù)的材料和時(shí)間成本不能滿足個(gè)別托盤椅旁制作的需求?;?/span>FDM原理的快速三維打印技術(shù)在此方面的優(yōu)勢(shì)凸顯,其打印聚乳酸線材的成本低廉,可根據(jù)不同類型托盤(全口義齒、可摘局部義齒、種植義齒)的精度要求定制打印層厚和托盤充填率,精確控制托盤的強(qiáng)度和打印時(shí)間,一般可在30~40min內(nèi)完成單個(gè)托盤的制作,且可批量打印。在椅旁數(shù)字化診斷義齒的應(yīng)用中,基于數(shù)字化設(shè)計(jì)的修復(fù)體數(shù)據(jù),通過(guò)三維打印可鑄造蠟材或樹脂材料,可快速制作具有功能診斷作用的臨時(shí)試戴義齒。診斷義齒通過(guò)在口內(nèi)試戴并進(jìn)行咬合調(diào)改,獲得兼具功能和美學(xué)的理想修復(fù)體形態(tài),調(diào)改后的診斷義齒可直接鑄造最終修復(fù)體,從而降低最終修復(fù)體的臨床調(diào)HE量,提高制作成功率。 綜上所述,基于全開放式流程的椅旁數(shù)字化系統(tǒng)已不再局限于固定搭配的軟、硬件配置,靈活自由的組合式系統(tǒng)成為目前的發(fā)展趨勢(shì),體現(xiàn)為輸出開放式的口內(nèi)或印模掃描設(shè)備、多源兼容性的CAD軟件和輸入開放式的小型數(shù)控或三維打印系統(tǒng)。但因開放式系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜性有所提高,傳統(tǒng)以醫(yī)師為主的應(yīng)用模式在應(yīng)用效果、使用效率上逐漸顯現(xiàn)不足,如何有效降低醫(yī)師的椅旁時(shí)間、減少患者的就診次數(shù),是椅旁數(shù)字化應(yīng)用模式需要考慮的問(wèn)題,而醫(yī)師、助理、技師和工程師的椅旁團(tuán)隊(duì)合作模式是發(fā)展趨勢(shì)。 先進(jìn)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)是助力其國(guó)內(nèi)推廣和普及的手段,無(wú)論狹義或廣義的椅旁數(shù)字化技術(shù)面臨同樣艱巨的問(wèn)題。在系統(tǒng)整合層面,現(xiàn)今國(guó)內(nèi)市場(chǎng)CEREC系統(tǒng)的應(yīng)用占比優(yōu)勢(shì)明顯,其他國(guó)外椅旁系統(tǒng)也有少量使用群體,而國(guó)產(chǎn)的類似系統(tǒng)則剛剛推出,技術(shù)優(yōu)勢(shì)不明顯,性價(jià)比有待市場(chǎng)驗(yàn)證。在椅旁單元技術(shù)層面,口內(nèi)掃描技術(shù)初見曙光,國(guó)產(chǎn)化設(shè)備已推出3~4款,性能表現(xiàn)與國(guó)外系統(tǒng)相比不分伯仲,推廣前景良好;固定修復(fù)CAD軟件是椅旁修復(fù)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié),但國(guó)內(nèi)研發(fā)仍是短板,相關(guān)自主研發(fā)產(chǎn)品較少,市場(chǎng)占有率較低;活動(dòng)修復(fù)和椅旁輔助診療裝置的國(guó)產(chǎn)CAD軟件近年有所突破,其軟件算法和功能的持續(xù)改進(jìn)和研發(fā)還有待市場(chǎng)和政策的進(jìn)一步扶持。 利益沖突 無(wú) 作者貢獻(xiàn)聲明 趙一姣:資料收集和文稿撰寫;王勇:文章架構(gòu)設(shè)計(jì) (參考文獻(xiàn)略)
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