数字化在口腔正畸学中的应用进展
1983年，第一台牙科计算机辅助设计与制作（CAD/CAM）样机问世，开创了以计算机技术为支撑的国际口腔数字化医学时代。30余年来的研究证明，计算机辅助数字口腔医学技术，可显著提高口腔临床诊断治疗的效果与效率，提升诊疗的规范化、标准化程度，并有望从根本上突破传统口腔医学技术发展瓶颈。数字化技术在口腔正畸学中的应用涉及到正畸治疗的各个阶段，包括：患者资料收集、分析诊断、牙齿及颌面矫治、疗效评价、保持、追踪随访等。随着计算机技术在口腔治疗中的广泛应用，建立一套完整规范的数字化正畸流程可提高临床工作效率，节省空间成本，同时也可提高诊疗的精确性、加强不同地区间的合作，有利于提高整体行业水平。 数字化正畸涉及数字化模型、数字化面像、数字化影像资料、数字化测量技术、数字化诊断技术、数字化制造技术等多个方面，需要各个环节的完善与紧密的结合。
数字化印模快速、精确的数字化印模采集是数字化诊疗成功的前提与基础，与传统石膏模型相比，数字化模型最突出的优点就是储存方便、节省空间、不易损坏、信息交流便利。近年发展的口内扫描方式指通过将扫描设备伸入患者的口内直接对牙体和相关软硬组织进行扫描测量，实时获取数字化模型。该方法避免了印模制取过程中由于材料变性引起的模型变形、咬合面气泡等问题。同时由于不使用印模材料，从而降低了腭裂患者制取印模过程中吸入异物的风险。数据获取过程更为直接，无需再进行石膏模型的翻制（图1）。
图1 医生应用3shape Trios牙椅集成式口内扫描仪为患者进行牙列数字化模型的采集过程
2001年美国学者首次提出隐形矫治技术并推出隐适美产品以来，虚拟排牙技术开始广泛应用于正畸临床，使以往繁复的石膏模型诊断排牙方法变得简单易行。医师可直观得到患者治疗后的三维牙颌模型并对其进行调整（图2）。
图２ 三维牙颌模型调整
以此为目标的治疗过程被分解为诸多步骤，并以3D打印透明牙套应用于临床，体现了数字化口腔正畸的基本流程（图3）。
图３ 3D打印透明牙套
其技术的关键在于牙列模型的数字化采集、分析过程，口内扫描仪的应用也由过去激光扫描硅橡胶印模改为直接生成和传输数字化模型，大大提高诊疗效率的同时也节约了临床时间和耗材成本。
患者牙颌面资料快速数字化除口内直接扫描可在5分钟内获得全口牙列信息高精度数据外，结构光光栅人脸扫描可以在0.2秒内获取全脸三维软组织数据信息；锥形束CT也以低辐射剂量和快速拍摄，以获取全颅三维数字信息，三者在不同层面提供患者牙、颌、面高精度的信息数据用于更全面立体的诊断治疗分析和后续个体化矫治器的加工设计。更为关键的是，这一过程将传统分散的二维实物信息转化为三维数据，在数据的存储、传输和分析方面都达到了传统资料无法媲美的高度。
数字化应用于正畸临床工作数字化排牙
得到完整的数字化资料后如何应用于正畸临床是正畸数字化研究的重点和难点。在以往的研究中，牙齿冠部排牙是一种较成熟的三维排牙方式，各种商业化正畸虚拟治疗软件和现有的研究中采用的排牙方式基本都是冠排牙，但这种方式并没有考虑治疗后牙根的理想位置，即忽视了影响稳定性和功能性的关键因素。其治疗理念仅局限于牙齿，更准确地说是牙冠，而忽略了牙根与基骨的关系以及牙齿与唇等软组织的关系。而包含锥形束CT牙根及颌骨信息的整合数字化模型数据的应用能够在很大程度上解决以往虚拟排牙中存在的问题，避免骨开窗、骨开裂等问题，使虚拟排牙过程更为符合个体的解剖生理特征（图4）。
图4 Ormco公司出品的insignia个体化矫治系统的排牙软件界面：A为参考个体化微笑弧线进行上前牙区的美观排列；B为系统根据牙槽骨初始形态绘制排牙弓形；C对个别牙进行三维方向上的平移和旋转操作
托槽定位与正畸弓丝托槽的定位和正畸弓丝决定了正畸治疗后牙齿的位置，随着矫治技术的进步，人们越来越意识到以平均解剖为基础的预成矫治器并不能适用于所有的牙弓与牙齿，矫治中还需要进行大量的临床补偿，这些工作降低了临床效率，影响了矫治质量。
因此，个性化设计矫治器的需求与概念的出现都体现了矫治理念的先进性。个性化数字正畸应运而生，其基本理念包括：基于个体化虚拟排牙数据文件，按每颗牙齿确定最终位置设计矫治装置，同时形成个性化弓丝（图5）。相对于传统的正畸方法，个性化数字正畸系统更适用于每个个体的口腔颌面部解剖及功能。其中，具有突出代表性的商业化服务是德国Incognito和韩国的Orapix舌侧矫治器系统，但目前大多数的唇侧矫治系统的正畸数字化服务却较少。
图5 A为韩国orapix数字化舌侧直丝弓矫治系统的3D打印托槽定位夹具;B为单个托槽转移硬质托盘的制作；C为透明硅橡胶弹性整体托盘的制作