正畸数字化间接粘结技术的初步研究

【摘要】在口腔正畸矫治过程中,托槽粘结位置的准确性是直丝弓矫治效果的重要保障。为了追求精确的托槽粘结,现代矫治技术越来越多的使用托槽间接粘结技术。间接粘结技术又可分为传统间接粘结技术及数字化间接粘结技术。传统间接粘结技术步骤繁多,需技师大量实验室的操作时间,限制了托槽间接粘结技术在临床上的应用。随着信息技术的发展,三维数字化牙颌模型具有存储方便、精度较高、测量方便等优点,越来越受到正畸医生的青睐。因此,在数字化模型上进行托槽定位,成为近几年来国内外数字化正畸技术的热点问题。随着数字化三维技术的发展,数字化间接粘结技术也逐渐应用于正畸临床。但是,在托槽粘结定位位置上存在多种观点：Angle认为托槽的理想位置应该在牙唇表面的中心点,Andrews发明了直丝弓托槽,建议将托槽粘结在临床冠面轴的中点(FA点),McLaughlin与Bennett提出测量从切缘到托槽槽沟的距离来定托槽的位置,Ricketts与Kalange提出了用边缘嵴来确定托槽的垂直位置,Eliades等认为把牙齿的边缘嵴作为参考点是非常重要的。ABO-OGS评分系统是目前公认的比较客观而且可靠地正畸治疗结果评价系统。ABO-OGS评分系统是基于石膏模型与X线曲面断层片的情况,精确客观评价正畸治疗结果的方法,该系统包括：牙齿排列、边缘嵴高度、后牙颊舌向倾斜度、咬合接触、合关系、覆盖、邻接接触关系及牙根倾斜度这八项独立的评分。前七项在正畸模型上,最后一项在全景片上评估。按照每项指标的异常程度,评分时分别记0-2分,最后将各项指标的分数相加得到总记分。总记分越高说明正畸治疗的结果越不理想。ABO-OGS评分系统可以评估研究模型的3个平面,对于鉴别完成病例是个有用的指数。目前,国内还没有在数字化牙颌模型上进行托槽虚拟定位,用软件制作完成弓丝,模拟正畸矫治后效果,并用ABO-OGS评分标准评估虚拟矫治后的矫治效果的研究。本研究将应用激光扫描的牙冠与CBCT重建的牙根和颌骨进行整合,建立包括牙冠、牙根和颌骨在内的三维数字化牙颌模型,利用工程软件绘制真实大小的DamonQ自锁托槽,在整合模型上比较数字化DamonQ自锁托槽含牙根信息托槽定位法及托槽高度定位法虚拟矫治效果差异。通过ABO-OGS评分系统的三项标准(边缘嵴高度、牙齿排列、牙根平行度)评估虚拟矫治后的矫治效果,探讨数字化托槽虚拟定位的准确性以及今后临床应用的可行性。同时,计算机软件形成的虚拟托槽定位能否精确转移至患者口内,主要取决于计算机软件中托槽软件位置与转移托盘转移至口内托槽位置的一致性。目前关于托槽虚拟定位与转移后实际粘结位置的差异性的研究报道较少。本文探讨托槽虚拟位置与转移至石膏模型上的位置的差异,为临床托槽粘结位置提供理论依据。本文内容共分为三部分,小结如下：一.CBCT与激光扫描联合建立数字化三维牙颌模型本部分主要是将激光扫描的牙冠与CBCT重建的牙根进行整合,建立包括牙冠、牙根及颌骨的三维数字化模型,为后续托槽间接粘结的准确定位奠定的实验基础。本研究选取广东省口腔医院正畸科门诊拟隐形矫治患者15例,男3例,女12例,AngleⅠ类或AngleⅡ类错合,年龄23-38岁,平均27.7岁,其中AngleⅠ类错合患者9例,AngleⅡ类错合畸形患者6例。纳入标准：恒牙列,牙列完整(28-32颗牙齿),无多生牙,无畸形牙,无根管治疗及唇颊侧充填牙齿,牙齿无过度磨耗,无金属修复体,排除标准：CBCT图像不清晰。患者知情同意,签署知情同意书。用二步法硅橡胶印模技术取患者硅橡胶印模,将硅橡胶模型寄往西安恒惠科技有限公司,用三维激光扫描设备扫描,对取得的数据进行处理,获得牙齿三维数据,并以STL格式保存。所有患者采用NewTom3G锥形束CT进行扫描。采用卧位投射,扫描后原始容积数据传输到计算机后经设备标配综合图像处理软件(NewTomNNT)完成数字化处理,然后输出高分辨率DICOM格式图像数据。西安恒惠科技有限公司相关人员根据骨密度信息,将CBCT中牙齿数据提取出来,生成单颌STL,使用专用软件的曲面匹配工具,与激光扫描的STL对牙冠部位进行匹配,建立包含牙根在内的数字化三维牙颌模型。本部分获得15例患者的包含牙根、牙冠和颌骨的三维影像,该数字模型精细平滑、解剖细节清晰,能够清晰地观察到牙冠、牙根的三维位置关系。结论：包含牙根的数字化三维牙颌模型的建立这对正畸治疗方案的确立及治疗效果的评估都有重大意义。通过整合模型,我们可以清晰地观察牙冠的情形,以及直观看到牙根排列情况,准确评估牙周状况和牙槽骨厚度,并且全面评估患者牙冠与牙根、颌骨的空间位置关系,为矫治方案的制定提供了依据,为后续托槽间接粘结的准确定位奠定的实验基础。二.DamonQ自锁托槽在数字化牙颌模型上的模拟定位本研究在第一部分建立的15个三维数字化牙颌模型上,利用工程软件绘制真实大小的DatnonQ自锁托槽,在整合模型上比较数字化DamonQ自锁托槽含牙根信息托槽定位法与托槽高度定位法虚拟矫治效果差异。通过ABO-OGS评分系统的三项标准(边缘嵴高度、牙齿排列、牙根平行度)评估虚拟矫治后的矫治效果,探讨数字化托槽虚拟定位的准确性以及今后临床应用的可行性。方法：1)先在这15个患者石膏模型上测量上下颌中切牙临床牙冠高度,确定我们托槽高度定位的标准为：上中切牙高度为4.5mm,下颌中切牙高度为3.5mm。2)按照含牙根信息托槽定位法对15例牙颌模型上28颗牙齿进行托槽定位。3)按照托槽高度定位法对15例牙颌模型上28颗牙齿进行托槽定位。4)软件形成矫治后终状态。5)ABO-OGS评分标准评估矫治结果：在计算机软件上使用目测法对研究模型各种托槽定位方法正畸虚拟治疗前后的数字化模型进行测量。测量指标参照ABO-OGS标准,包括三项：牙齿排列、后牙边缘嵴高度及牙根平行度。每个病例记录记分牙位、各单项记分及总记分。每个病例的测量间隔时间为2周,重复测量3次,测量结果取3次测量的均值。6)统计学分析：本研究是对牙齿的牙齿排齐、边缘嵴高度、牙根平行度这三个测量指标及综合指标,采用重复测量资料方差分析,比较矫正前和两种不同的托槽虚拟定位方法虚拟矫治后结果,不满足球对称检验,采用校正的Greenhouse-Geisser结果。软件版本为SPSS19.0,设定显著性水平位为0.05。结果：1)用OrthoRx软件成功地获得了所有患者牙颌模型模拟的最终矫治状态。2)在边缘嵴高度方面,治疗前扣分均数为2.80±2.01分,按含牙根信息托槽定位法(以下简称方法一),其虚拟矫治后扣分均数为0.53±0.83分,按托槽高度法为标准定位托槽(以下简称方法二),其虚拟矫治后扣分均数为0.27±0.46分,重复测量资料方差分析检验结果示：方法一及方法二虚拟矫治前后牙齿边缘嵴高度差异均有统计学意义(F=22.691,P=0.000),两种托槽定位方法,虚拟矫治后边缘嵴高度扣分均小于治疗前扣分,但是,两种方法虚拟矫治后边缘嵴扣分没有统计学差异。3)在牙齿排齐方面,治疗前扣分均数为10.80±5.06分,方法一虚拟矫治后扣分均数为0.27±0.46分,方法二虚拟矫治后扣分均数为1.00±0.84分,重复测量资料方差分析检验结果示：方法一及方法二虚拟矫治前后牙齿排齐差异均有统计学意义(F=67.144,P=0.000),两种托槽定位方法,虚拟矫治后牙齿排齐方面扣分均小于治疗前扣分。而且,两种方法虚拟矫治后牙齿排齐扣分差异有显著性(P<0.05),方法一虚拟矫治后扣分小于方法二。4)在牙根平行度方面,治疗前扣分均数为0.47±1.13分,方法一虚拟矫治后扣分均数为0.07±0.26分,方法二虚拟矫治后扣分均数为1.00±1.13分,重复测量资料方差分析检验结果示：方法一与方法二比较,两者矫治后牙根平行度扣分差异有统计学意义(F=5.971,P=0.007)。方法一虚拟矫治后牙根平行度扣分小于方法二。但是,两种方法虚拟矫治前后牙根平行度差异均无统计学意义,两种托槽定位方法,虚拟矫治后牙根平行度方面未发生明显改善。5)在牙齿排齐、边缘嵴高度及牙根平行度3项总的扣分情况,治疗前总的扣分的平均值为14.07±7.15分,方法一虚拟矫治后扣分均数为0.87±1.19分,方法二虚拟矫治后扣分均数为2.27±1.58分,重复测量资料方差分析检验结果示：方法一及方法二虚拟矫治前后3项总的扣分差异均有统计学意义(F=54.818,P=0.000),两种托槽定位方法,虚拟矫治后3项总扣分均小于治疗前扣分。同时,两种方法矫治后3项总扣分差异有显著性(P<0.05),故可以认为方法一虚拟矫治后效果较方法二好。结论：1)在重建包含牙根的三维数字化模型上,用OrthoRx软件,通过含牙根信息托槽定位法及与托槽高度定位法,其虚拟矫治均有效果。2)通过含牙根信息托槽定位法较托槽高度定位法虚拟矫治效果更好,该结果反映了含牙根信息托槽定位法其托槽定位方法更为准确。这为后续研究托槽准确定位于口腔提供实验依据。三.托槽软件位置与间接粘结转移的实际位置一致性的验证本研究比较托槽软件位置与转移至中间石膏模型的位置的差异,以及托槽软件位置与初始石膏模型位置的差异,以期为数字化托槽间接粘结位置的一致性提供实验依据。方法：1)选取已按照含牙根信息托槽定位法定位的15个数字化模型。2)将软件托槽粘结位置转移至中间石膏模型上。3)用特殊软件工具测量每个托槽软件位置到中间石膏模型位置的线距差。4)制作间接粘结转移托盘。5)将托槽从转移托盘转移至初始石膏模型上。6)用特殊软件工具测量每个托槽软件位置到初始石膏模型位置的线距差。7)统计学处理：实验数据以均数±标准差来表示。数据使用SPSS19.0软件进行统计学分析,各数据先进行正态性检验,每组数据用单样本t检验,检验值为0.2。两组数据比较采用配对t检验,并先进行成对样本相关系数检验,当P<0.05时,被认为差异具有统计学意义。结果：1)各个牙位托槽软件位置与转移至中间石膏模型后托槽位置的线距测量结果如下：Al:t=-15.863,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.089；A2：t=-13.909,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.070；A3：t=-14.414,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.078；A4：t=-19.526,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.112；A5：t=-16.950,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.101；B1：t=-9.322,P=0.001,差分的95%置信区间的上限为-0.065；B2：t=-10.428,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.066；B3：t=-15.144,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.093；B4：t=-21.046,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.108；B5：t=-33.444,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.121；C1：t=-16.595,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.090；C2：t=-16.820,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.098；C3:t=一15.272,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.094；C4：t=-18.776,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.094；C5：t=-18.403,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.101；D1:t=:一19.074,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.101；D2：t=-16.895,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.089；D3：t=-13.260,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.094；D4：t=-15.293,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.083；D5：t=-11.630,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.067；即可认为所有牙位的线距差值与检验值0.20mm有显著性差异,这些牙位的线距差值均小于检验值0.20mm,可以认为软件中托槽位置与硬件上托槽位置具有一致性。2)各个牙位托槽软件位置与初始石膏模型上托槽位置的线距测量结果如下：A1:t=-7.159,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.057；A2:t:=-6.702,P-0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.045；A3：t=-8.983,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.073；A4：t=-8.582,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.069；A5：t=-9.133,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.072；B1：t=-10.582,P=0.001,差分的95%置信区间的上限为-0.075；B2:t=-12.642,P0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.081；B3：t=-6.327,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.043；B4：t=-10.452,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.077；B5:t=-15.792,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.087；C1:t=-8.601,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.070；C2：t=-12.166,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.082；C3：t=-7.412,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.051；C4：t=-5.405,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.038；C5：t=-8.724,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.047；D1：t=-8.680,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.075；D2：t=-9.552,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.070；D3：t=-9.970,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.068；D4：t=-7.758,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.058；D5：t=-12.393,P=0.000,差分的95%置信区间的上限为-0.084。即可认为所有牙位的线距差值与检验值0.20mm有显著性差异,这些牙位的线距差值均小于检验值0.20mm,可以认为软件中托槽位置与牙齿实际位置具有一致性。3)我们将每个牙位上软件-中间石膏模型线距值与软件-初始石膏模型线距值进行配对t检验,结果示：A1:t=1.669,P=0.102；A2:t=:1.520,P=0.136；A3:t=-0.281,P=0.780；A4:t=3.062,P=0.004；A5:t=1.499,P=0.141；B1:t=-0.736,P=0.465；B2:t=-1.556,P=0.127；B3:t=3.877,P=0.000；B4:t=2.842,P=0.007；B5:t==3.593,P=0.001；C1:t=:0.713,P:0.480；C2:t=1.409,P=0.166；C3:t=3.108,P=0.003；C4:t=3.569,P=0.001；C5:t:6.419,P=0.000；D1:t=1.171,P=0.248；D2:t=1.020,P:0.313；D3:t=1.152,P:0.256；D4:t=1.510,P=0.138；D5:t=-1.957,P=0.057.A1,A2,A3,A5,B1,B2,C1,C2,D1,D2,D3,D4,D5这些牙位的托槽两者差异均无显著性(P>0.05)。即可认为这些牙位的托槽在软件-中间石膏模型线距差值与软件-初始石膏模型线距差值一致,即托槽的中间石膏模型位置与初始石膏模型位置基本一致。而A4,B3,B4,B5,C3,C4,C5这些牙位的托槽差异均有显著性(P<0.05),即可认为这些牙位的软件-初始石膏模型线距差值大于软件-中间石膏模型线距差值。结论：1)从软件到中间石膏模型的托槽转移过程中,所有牙位托槽的位置差值在0.2mm内,可以认为托槽软件位置与中间石膏模型位置基本一致。2)从软件到初始石膏模型的托槽转移过程中,所有牙位托槽的位置差值在0.2mm内,可以认为托槽软件位置与初始石膏模型位置基本一致。
【作者】万贤凤；
【导师】陈爱华；章锦才；段培佳；
【作者基本信息】南方医科大学，临床医学，2014，博士
【关键词】数字化牙颌模型；锥形束CT；三维重建；托槽定位；ABO-OGS评分；间接粘结；

【参考文献】
[1]武颖.基于Linux的嵌入式多媒体播放器的设计和实现[D].中北大学,精密仪器及机械,2013,硕士.
[2]蔡浩.卵石地层明挖深基坑稳定性控制技术研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[3]陈剑浩.基于Android手机的校园应用的设计与实现[D].华中师范大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[4]卜祥云.基于DSPIC单片机的专用变频器研究[D].内蒙古大学,模式识别与智能系统,2014,硕士.
[5]邓杨岚.对外汉语文化教学的策略研究[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[6]刘妍.靖边乔家洼地区CO_2封存体的地质评价标志与测井响应特征[D].西北大学,矿产普查与勘探,2014,硕士.
[7]吴世玲.苦茶（Camellia kucha （Chang et Wang）Chang）生物碱的积累特性研究[D].浙江大学,茶树生物技术与资源利用,2013,硕士.
[8]沈佳美.论“十七年”政治抒情诗的艺术成就[D].宁波大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[9]倪馨.双时滞对生物钟模型稳定性及周期影响的研究[D].苏州大学,系统生物学,2014,硕士.
[10]祝祖强.基于网络型产业规制理论的中国铁路收入清算研究[D].北京交通大学,2011.
[11]彭祖华,池剑,孙立伟,傅正伟.β-肾上腺受体阻滞剂的水生态毒理学研究进展[J].生态毒理学报,2013,04:494-503.
[12]姚桂玲.例说中职机械专业实习教学中学生创新意识的培养[J].中国校外教育.
[13]李瑞丽.智能光笔坐标测量系统的ZigBee无线传输网络的研究[D].天津大学,仪器仪表工程,2013,硕士.
[14]杨茜.大学生课余活动自我效能感问卷编制与实测[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[15]徐爱华.面向文本分类的中文文本挖掘技术研究及实现[D].武汉理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[16]彭晏杰.第三方支付平台系统设计与实现[D].湖南大学,软件工程,2014,硕士.
[17]任南琪,郭婉茜,刘冰峰.生物制氢技术的发展及应用前景[J].哈尔滨工业大学学报,2010,06:855-863.
[18]李荣庭.呼和浩特市烟草公司物流配送管理改进研究[D].大连理工大学,EMBA（专业学位）,2012,硕士.
[19]李琳.雪莲黄酮胶囊抗高原缺氧药效学及其机制研究[D].兰州大学,药理学,2013,硕士.
[20]吕倩.后现代女权主义视阈下“剩女”现象的社会学研究[D].兰州大学,人口学,2013,硕士.
[21]田丽娅.我国股指期货最优套期保值比率的研究[D].山西财经大学,金融学,2014,硕士.
[22]徐搏.基于DSR模型长春市城乡建设用地时空演变及其驱动力研究[D].吉林大学,土地资源管理,2014,硕士.
[23]李家墉.互连以太网的设计与应用[J].冶金自动化,1996,01:21-24.
[24]陈云明,梁一民,程积民.黄土高原林草植被建设的地带性特征[J].植物生态学报,2002,03:339-345.
[25]古梦迪.创业板企业价值评估中的风险分析及量化问题研究[D].首都经济贸易大学,资产评估（专业学位）,2013,硕士.
[26]郭全全.预应力数字化张拉技术及预应力结构中环境温度效应的研究[D].太原理工大学,2003.
[27]李亚敏.高中数学实验教学研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[28]王超.苏黄止咳胶囊治疗感染后咳嗽的临床研究[D].山东大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[29]张茂含.抛锚式教学模式教育价值和适切性研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[30]吴春屾.IL-2特异性抑制剂FK506延缓椎间盘退变的初步机理研究[D].苏州大学,骨科（专业学位）,2013,硕士.
[31]何文欣.高速列车横向悬挂系统半主动控制研究[D].北京交通大学,2014.
[32]黄梅,王一依,张彩萍,马伟强,安动.充换电站储能系统模糊双目标优化调度方法[J].北京交通大学学报,2014,05:97-102.
[33]田贺新.分阶段投资决策优化研究[D].杭州电子科技大学,物流工程（专业学位）,2013,硕士.
[34]郭琦,赵晋泉,张伯明.基于OMIB的孤立稳定域现象研究[J].电力系统自动化,2005,19:14-18+44.
[35]林舜江,刘明波.暂态电压安全预防控制优化的轨迹灵敏度法[J].电力系统自动化,2010,04:12-17.
[36]何飞.三臂星形咪唑基离子液体的设计合成及其在聚乳酸中的应用研究[D].合肥工业大学,材料学,2013,硕士.
[37]马吉.宁夏红寺堡区生态移民经济社会效益评价研究[D].西南交通大学,行政管理,2014,硕士.
[38]吴广颖.ATM支持中低速话音业务的新方案[J].世界电信.1999(02)
[39]谢继红.HRM视域下思想政治教育方法研究[D].浙江理工大学,思想政治教育,2013,硕士.
[40]吴仁恩.基于ANSYS的铝合金车体结构有限元分析研究[D].北京交通大学,2008.
[41]张红坡.红外成像系统的测试与评价[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）,光学,2004,硕士.
[42]严雪.Y公司供应链成本控制研究[D].华南理工大学,工业工程,2012,硕士.
[43]胥书霞.粉煤灰贮放场灰水污染物运移及扬尘防治技术研究[D].西安理工大学,环境工程,2004,硕士.
[44]刘涛.CRM评价体系构建和实证研究[D].浙江大学,2002.
[45]葛晓洋.基于MEMS声矢量传感器的管道巡检装置地面标记研究[D].中北大学,精密仪器及机械,2013,硕士.
[46]白洁.文化视野下的小学语文识字教学研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[47]关新平,刘奕昌,赵云朋,段广仁.状态和控制输入不确定时滞系统基于观测器的鲁棒H_∞控制[J].控制与决策,1999,S1:577-580.
[48]钟国英.磁性有序介孔炭的合成及药物吸附与脱附性能研究[D].广东药学院,药物化学,2012,硕士.
[49]杨蕊.清代陕西食盐产销问题研究[D].陕西师范大学,历史地理学,2014,博士.
[50]李俊延.基于无线传感器网络的色谱工作站的开发[D].浙江大学,化学工艺,2013,硕士.