基于个性化牙模的数字化间接粘结技术在定制正畸托槽中的准确性研究 —— 开启正畸精准治疗新篇章

《BMC Oral Health》：Accuracy of digital indirect bonding technology for customized orthodontic brackets based on personalized typodonts

为验证数字化间接粘结（IDB）技术的准确性和可重复性，浙江中医药大学口腔医学院研究人员用 3D 打印个性化牙模模拟正畸治疗。结果显示该技术能精准定位托槽，实现理想治疗效果。这为正畸治疗提供了更精准、可视化的方法，助力正畸技术发展。

　　在正畸治疗领域，过去几十年间，数字技术的进步给正畸诊断和治疗带来了巨大变革。定制正畸托槽和数字化间接粘结（IDB）等技术应运而生。定制正畸系统基于患者个体的牙齿结构、牙弓特征和面部美学，通过虚拟牙移动确定目标牙齿位置，再据此设计托槽和弓丝并 3D 打印，具有可预测性高、托槽数据精确等优势。IDB 技术则根据托槽虚拟位置和牙冠形态 3D 打印托盘，能提高托槽定位精度、减少椅旁操作时间和提升患者舒适度。

然而，目前定制正畸治疗仍存在一些问题。虽然已有研究表明定制正畸治疗有较高的预期与实际牙弓实现比率，但仍缺乏足够临床数据验证目标位置与临床结果的匹配精度。以往对 IDB 技术准确性的研究多集中在托槽口内转移位置和预期位置的三维定位分析，基于治疗目标和结果的临床及实验室精度评估较少。有限元方法（FEM）受多种应力变量影响，难以完全复制实际临床情况。同时，由于正畸治疗不可逆，且受患者个体差异和医学研究伦理限制，定制托槽设计和 IDB 技术准确性缺乏客观有效的临床证据。

为了解决这些问题，浙江中医药大学口腔医学院的研究人员开展了一项研究。研究人员通过模拟定制临床正畸程序，利用个性化牙模评估 IDB 技术和个性化正畸系统的精度，为该技术的推广提供临床指导。

研究人员用到的主要关键技术方法如下：

1. 数字化信息收集：选取一名符合条件的志愿者，收集其口腔内、外软硬组织数据及 X 射线图像，用口内扫描仪记录 3D 数字口内扫描模型作为治疗前临床牙列 “T0”。
2. 个性化牙模定制：用 Geomagic Studio 软件分割 “T0” 的牙冠数据，Mimics 软件提取 CBCT 中的牙根数据并进行处理，将根冠数据结合创建个性化 3D 牙齿模型，3D 打印金属牙齿和牙槽骨，组装成个性化牙模 “T1”。
3. 定制托槽和 IDB 设计：两位经验丰富的正畸医生共同确定正畸目标位置 “T2”，用 FORMULA 软件设计虚拟个性化全尺寸弓丝，调整标准金属托槽（Damon）槽位，3D 打印含个体数据的金属托槽底座并焊接到标准托槽上，制作定制金属托槽；根据托槽虚拟位置和牙冠形态 3D 打印 IDB 托盘。
4. 正畸过程模拟和结果验证：用 IDB 托盘将定制正畸托槽粘结到个性化牙模上，采用传统直丝弓技术进行正畸治疗，依次使用不同规格弓丝，模拟完成后扫描牙模得到 “T3”，分析各项指标评估治疗效果。

研究结果如下：

1. 个性化牙模准确性验证：通过分析 “T0” 和 “T1” 的最佳拟合表面配准，得到牙弓差异和色阶偏差图。统计结果显示，五个牙模的牙弓与患者牙列的平均差异在上颌为 0.15mm ± 0.01mm，下颌为 0.20mm ± 0.01mm，上下颌离散系数均在 0.6 的稳定范围内，表明两个牙弓之间的变化相对稳定。
2. 正畸结果评估和准确性验证：
   • PAR 和 ABO-OGS 指数评估：治疗前，PAR 指数为 29 分；治疗后，五组的平均 PAR 指数为 1 分，平均 ABO-OGS 指数为 13.8 ± 0.84 分。
   • 牙弓差异分析：分析 “T2” 和 “T3” 的最佳拟合表面配准，得到牙弓差异和色阶偏差图。统计结果显示，上颌 “T2” 和 “T3” 的平均距离为 0.15mm ± 0.01mm，均方根（RMS）为 0.19mm ± 0.01mm；下颌平均距离为 0.16mm ± 0.01mm，RMS 为 0.20mm ± 0.01mm。
   • 咬合接触面积分析：治疗前，左侧咬合接触面积显著大于右侧；治疗后，总咬合接触面积从 25.24mm2 增加到 29.28mm2 ± 1.14mm2，平均变化为 4.04mm2 ± 1.14mm2 ，双侧咬合接触面积变得均匀分布。
   
   

研究结论和讨论部分：
本研究开发了一种 3D 打印的个性化牙模系统并成功应用。研究结果表明，使用数字化 IDB 技术在个性化牙模上粘结定制正畸托槽能准确实现预期正畸效果，最终结果与预期目标位置紧密匹配。这间接证明了数字化 IDB 技术的准确性和托槽粘结位置的可重复性。

研究中开发的个性化金属牙齿和牙槽骨的牙模，克服了传统牙模的一些局限性。金属材料促进了热传导，使包裹在蜡中的牙根更容易移动，更好地模拟正畸力的效果。且该牙模的 RMS 值表明其具有较高的仿真度，能重复正畸治疗并实现正畸可视化。

与传统直接粘结（DB）技术相比，IDB 技术更具可预测性和精确性，尽管整体过程更长、成本更高，但能减少正畸医生主观因素的影响。随着数字技术的发展，数字 IDB 托盘在定位托槽方面具有更多优势，本研究结果也进一步证实了其准确性。

然而，本研究存在一定局限性，样本为非拔牙患者，正畸难度较低，牙齿移动量较小。后续研究团队将增加正畸病例的复杂性，包括拔牙和大量牙根移动的病例，进一步验证该技术在 3D 牙齿移动模拟中的准确性，以及数字化 IDB 技术和定制正畸系统的可靠性。

总体而言，本研究为未来 IDB 技术和定制正畸系统的探索提供了实验室支持。这些技术具有可视化和可预测性的优势，在未来临床应用中前景广阔，能为正畸治疗提供更精准、可靠的方法，推动正畸治疗技术的发展。