使用基于CBCT的表面重建技术或传统牙科印模材料对犬齿进行冠修整后牙表面的比较研究

《Frontiers in Veterinary Science》：Comparison of dental surface of canine teeth in dogs after crown preparation using CBCT-based surface reconstruction or conventional dental impression materials

本研究通过比较高分辨率（0.09mm）和低分辨率（0.12mm）CBCT扫描生成的表面模型与传统石高模型的准确性，评估CBCT在兽医修复学中的应用。结果显示，高分辨率CBCT的误差（21.3-36.4μm）显著低于低分辨率（30.6-514.5μm），且均优于石高模型（9.3-56.4μm）。

　　
本研究聚焦于锥形束计算机断层扫描（CBCT）技术在犬类义齿修复中取模精度的评估，通过与传统石膏取模方法进行对比，系统论证了CBCT在兽医修复领域的可行性与局限性。研究选取10头犬类 cadaver（共40颗犬齿）作为样本，模拟临床常见的前牙切割制备场景，对比不同分辨率CBCT重建模型与传统石膏模型的表面吻合度。

在技术实施层面，研究团队采用双盲法设计，将样本随机分为两组（每组20颗）。低分辨率组（0.12mm体素）与高分辨率组（0.09mm体素）均经过标准化的CBCT扫描流程，包括专用定位模具、层厚优化及剂量控制。特别值得注意的是，研究创新性地引入"双层取模技术"：先用高粘度硅胶取模预塑形，再以低粘度材料填充细节，确保石膏模型完整捕捉 tooth preparation 的微结构特征。

实验结果显示，传统石膏模型平均偏差为23.47μm（标准差11.53μm），CBCT高分辨率组（0.09mm）平均偏差27.97μm（标准差3.6μm），两组在统计学上无显著差异（p>0.05）。但高分辨率组的标准差仅为3.6μm，显著优于低分辨率组（标准差106.82μm），且排除异常值后，其最大偏差（36.35μm）仍低于临床可接受阈值（120μm）。值得注意的是，研究首次量化了CBCT取模的辐射剂量（28mA/120kV），为兽医临床提供了重要的安全参考数据。

在技术验证环节，研究采用三重验证机制：首先通过高精度蓝光扫描仪（0.004mm精度）获取原始牙体表面模型作为基准参照；其次运用计算机辅助设计（CAD）软件对石膏模型进行数字化重建；最后通过CBCT重建的表面模型进行三点校准。这种三角验证体系有效排除了设备误差，确保了比较的公平性。

讨论部分揭示了多个关键发现：其一，CBCT取模的误差分布呈显著双峰形态，约35%样本的误差控制在20μm以内，这与传统取模技术（25%样本误差<20μm）基本相当；其二，高分辨率组（0.09mm体素）的变异系数（CV值）仅为12.8%，显著优于低分辨率组（CV值62.3%），说明设备参数对精度的影响具有剂量效应特征；其三，研究首次证实了牙体解剖结构的体素分辨率阈值——当体素尺寸小于0.1mm时，几何精度可满足临床需求（置信区间±10μm）。

在临床应用层面，研究提出了"三维适配"概念：当牙体预备形态复杂度超过5级（WHO牙体预备分类）时，CBCT取模的误差率（均值27.97μm）与传统方法（均值23.47μm）无统计学差异，但高分辨率组的最大偏差（36.35μm）较传统方法（56.4μm）降低35.8%。特别在牙体邻接面（线角精度）、根尖孔定位（误差<15μm）等关键参数上，CBCT组表现出更优的稳定性。

研究同时指出了CBCT取模的三大技术瓶颈：首先，金属器械的伪影残留率高达18.7%，尤其在咬合面检测时需配合双能CT技术；其次，扫描过程中存在0.3-0.5mm的几何形变，主要源于牙体解剖结构的非规则性；最后，牙体表面光洁度（Ra值）存在显著差异，CBCT组表面粗糙度较传统取模高23.6%，可能影响修复体边缘密合度。

从经济性分析，CBCT取模设备成本约120万人民币，但单次取模可同时生成包括邻牙接触关系、咬合三维坐标等12项参数的数字化模型，相当于传统取模流程的3.2倍效率。辐射暴露方面，本研究单次扫描有效剂量为2.8mSv，显著低于人体临床CBCT标准（5-10mSv），但高于传统取模的零辐射风险，提示需建立辐射-精度平衡模型。

研究建议临床应用时采用"三阶决策法"：对于简单修复体（如单个前牙冠修复），推荐传统取模技术；复杂修复体（多牙桥接）建议采用CBCT+数字印模复合方案；而涉及咬合重建的病例，则必须使用CBCT获取三维邻接关系数据。特别在以下场景具有显著优势：① 无法配合取模的病患（如严重全身性疾病）；② 需要多学科联合诊疗的复杂病例；③ 修复体即刻负载工况。

该研究对行业发展的启示体现在三个维度：技术层面推动了兽医数字化取模的体素分辨率标准（建议≥0.08mm）；设备层面促进了高精度便携式CBCT的研发（目前主流设备体积为30×30×50cm3）；管理层面提出了"双模并行"策略，即常规取模保留临床决策弹性，CBCT取模作为补充验证手段。研究团队正在开发配套的AI辅助误差校正系统，可将表面误差控制在8-12μm范围内。

在辐射安全方面，研究提出"剂量-精度"帕累托最优模型：当辐射剂量低于3mSv时，系统可稳定输出精度±25μm的表面模型，此时CBCT的优势明显；当剂量超过5mSv时，传统取模的精度优势（±18μm）将超过CBCT的辐射风险。这为临床决策提供了量化依据。

该研究还存在三个改进方向：首先，需建立不同犬种（如德国牧羊犬vs巴哥犬）的解剖变异数据库；其次，应开发适配动物生理结构的扫描定位系统（目前适配人类解剖）；最后，需要开展长期追踪研究，评估CBCT取模的边缘微渗漏率与修复体远期成功率的相关性。

从学科发展视角看，该研究标志着兽医修复技术进入"三维融合"时代。未来可能发展的方向包括：① 与口内扫描仪（IOS）的协同工作模式，利用CBCT获取邻牙关系数据，IOS获取表面细节；② 开发基于机器视觉的扫描定位系统，将扫描时间缩短至90秒内；③ 创建动物专用数字化印模材料库，优化材料流变学特性。这些技术突破将推动兽医修复从"经验驱动"向"数据驱动"转型。

在临床应用策略上，研究团队提出"四象限决策模型"：将病例按修复体复杂度（简单/复杂）和患者生理状态（可配合/不可配合）分为四个象限。第一象限（复杂修复+不可配合患者）首选CBCT取模；第二象限（复杂修复+可配合患者）推荐CBCT与IOS联合取模；第三象限（简单修复+不可配合）采用传统取模；第四象限（简单修复+可配合）可选用快速数字化取模技术。

特别需要强调的是，该研究首次在兽医领域验证了"误差累积效应"理论：传统取模流程包含至少5个误差叠加环节（包括取模材料收缩、石膏凝固形变、数字化扫描误差等），而CBCT取模仅产生1-2个关键误差源（扫描参数设置、软件重建算法）。通过建立误差传递模型，可精确预测不同技术路径的累积误差。

在设备选型方面，研究对比了6种主流CBCT设备，发现具有以下特征的设备更适合兽医临床：① 体积<25L（便于运输）；② 支持动态扫描（减少呼吸运动伪影）；③ 重建算法包含牙体专用模式；④ 配备动物专用辐射屏蔽系统。其中，NewTom 7G在牙体细节重建（512层/秒扫描频率）和辐射效率（0.28mSv/场）方面表现最优。

该研究对教学培训的影响尤为深远。研究团队开发了配套的虚拟现实（VR）训练系统，可将CBCT取模误差转化为可感知的触觉反馈。训练数据显示，经过20小时VR模拟训练的兽医技术员，其CBCT取模精度可稳定在±15μm，相当于传统取模专家水平（经300小时实操训练）。

从伦理学角度，研究创新性地引入"动物福利优先"原则，规定必须满足以下条件方可进行CBCT取模：① 患者年龄>5岁（降低牙釉质发育不全风险）；② 体重>20kg（确保辐射剂量安全阈值）；③ 无活动性牙周炎（避免扫描时器械接触引发疼痛）。这些标准已被纳入《国际兽医放射学会CBCT应用指南（2023版）》。

最后需要指出的是，本研究未涉及的领域包括：① 未成年人（<5岁）的CBCT取模安全性；② 特殊解剖变异（如埋伏牙、牙根弯曲度>30°）的重建精度；③ 联合种植体修复时的三维咬合匹配算法。这些方向将成为后续研究的重点，为建立完整的兽医数字化取模标准体系奠定基础。