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口腔數字化:科技改變椅旁——口腔醫學進入數字化時代 2021-04-28
文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/omn/20191012/20191012A0HR7R00.html"

數字技術對口腔醫療有著非常重要的影響,使得口腔醫學向微創、精確、高效、自動前進了一大步,成為口腔醫學重要的發展方向之一。口腔醫學數字技術一般指借助數字化掃描、設計與制造等工程技術手段,輔助實現口腔疾病診療的一類技術,具體涉及三維數據采集技術、數學建模技術、計算機輔助設計技術、計算機輔助制造(數控加工&3D打印)技術、機器人技術、人工智能技術、手術導航技術以及相關的材料技術。筆者認為,上述技術的核心和關鍵是軟件,而軟件的基礎則是數學!我國引進國外口腔數字化技術約30年的時間,在口腔臨床多個學科已有較好應用,雖各學科普及和應用程度不一,但均已得到醫、患、技的廣泛認可。為了進一步降低口腔數字化技術的應用成本,實現技術的推廣和普及應用,國產化是必然的發展方向。經過我國科研工作者近20年的不懈努力,國產口腔數字化設備和軟件已經有了長足的進步,特別是近5年來,一些國產化技術已逐漸趕超進口產品,形成知名品牌,獲得較好的市場認可度。一、口腔三維數據采集設備早在1958年,對部分省市的調查就提供了新中國成立后第一個高血壓患病數據,顯示其患病粗率為5.11%。而真正第一次全國高血壓普查是1979-1980年由吳英愷教授引領的對29省市15歲及以上401萬余人的調查,顯示高血壓患病率為7.5%。(一)牙頜模型掃描儀不同掃描原理的三維測量技術在工業上相對成熟,需要針對口腔牙頜模型的形狀特點和精度要求進行專用設計與加工,我國目前自主研發的牙頜模型掃描儀已經有多款產品可服務于臨床和義齒加工單位,其掃描精度可達到約10~15微米、單頜掃描時間約20~30秒,數據格式開放(可輸出STL格式數據),藍光掃描技術是國產化設備的主要技術原理,總體上和國外產品性能基本相當,并開始在產品外觀設計、掃描軟件操作友好性以及印模掃描、頜位關系掃描功能等方面進行升級換代。(二)口內三維掃描儀由于可以簡化臨床取印模的環節及減少相關臨床材料消耗,近年來口內掃描技術發展非常快。國內在口內掃描儀的研發上,起步與國外相差不多。國產口內掃描儀的掃描精度約為15~30微米,掃描速度表現良好,部分產品已可以實現彩色掃描,與國外產品無顯著差異,且國產設備數據完全開放,非常適合我國的臨床需求。(三)錐形束CT(CBCT)CBCT技術的基本原理也是基于X射線成像,它對口腔臨床的作用越來越大,已逐漸成為常規的臨床檢查手段,特別是大視野CBCT對口腔正畸診斷、口腔種植及口腔頜面外科手術方案設計的作用越來越重要。國產CBCT已經有近10個品牌,硬件性能與國外產品無顯著差異,基本可以滿足口腔臨床常規檢查的需要。(四)下頜運動數據采集設備個體下頜運動數據,對口腔各臨床均有著重要意義,隨著技術的成熟,可與各類口腔數字技術集成(如口腔修復體設計、口腔正畸診斷設計、口腔種植修復、口腔正頜外科以及顳下頜關節疾病的診斷和治療)。二、口腔數字化制造設備(一)數控切削設備數控切削技術是工業上最為成熟的加工技術,常說的計算機輔助制造技術(CAM)狹義上就是指數控切削技術。目前國產品牌的義齒加工用數控切削設備已有近10多個,且同質化,由于性價比優和本地化的技術服務優勢,國產設備在數字化批量生產的義齒加工企業中有一定的認可度。(二)3D打印設備(增材制造或加法加工)由于口腔臨床個性化需求與3D打印個性化的特點天然結合,有理由認為3D打印技術在口腔臨床會有非常大的快速發展應用。3D打印在金屬(鈷鉻、純鈦)、醫用樹脂國產品牌都有多家產品問市,國產品牌的可選擇性較多,金屬類打印設備以SLM技術為主,樹脂類打印設備以DLP技術為主,其打印精度、打印時間、打印質量等技術指標已經可以滿足臨床需求。國產牙科陶瓷的3D打印技術也在快速發展中,目前尚在臨床應用前的測試階段。針對口腔臨床特點的椅旁快速小型化的3D打印機設備也在持續升溫,已有國產品牌設備在臨床使用,可快速制作個別托盤和診斷義齒,技術原理基于FDM技術。三、口腔數字化制造材料可加工的材料涵蓋樹脂類、金屬類和陶瓷類等口腔診療常用材料類別。采用工業技術加工制造臨床所需口腔假體(義齒、贗復體、植入體)和口腔輔助治療裝置(模型、導板、矯治器、墊等)取代傳統的鑄造技術,是口腔醫學的一大進步,也為診療的質量控制提供了更好的條件。目前國產的切削陶瓷材料(氧化鋯為主、玻璃陶瓷)表現優異,隨著數字化技術的臨床應用推廣,用于導板類和臨時修復體的樹脂類材料也會有長足的發展。3D打印牙科陶瓷材料更是值得期待。四、口腔數字化設計軟件目前,國內已應用并有國產化產品的口腔數字化設計軟件包括:口腔修復設計軟件、口腔種植設計軟件、口腔正畸診斷和治療設計軟件、口腔頜面外科手術設計軟件等。口腔修復設計軟件是目前口腔醫學領域應用最為廣泛的軟件技術,也是較早開始臨床應用的技術,甚至狹義的口腔CADCAM技術主要就是指口腔修復體的數字化設計與制作。針對種植手術導板設計的應用,國產軟件在種植領域有不錯的臨床應用。現階段主要采用醫生端軟件完成植體的方案設計,再由國內服務中心提供導板設計和3D打印服務,和進口產品技術大致相當,但在相應效率和制作周期方面有明顯優勢。隨著公立口腔醫院導板收費許可,種植導板軟件技術會有較大的臨床應用發展。無托槽透明矯治技術是口腔正畸的熱門技術,符合了部分患者的特殊需求,國內也有多個品牌提供臨床應用。口腔頜面外科手術的數字化設計,可在術前進行充分完整的三維分析,并進行良好的醫患溝通,對提高頜面外科手術的安全有非常重要的意義。國產口腔頜面外科手術設計軟件已經初露端倪,并進入臨床應用,軟件功能與進口同類型軟件基本相當,可完成正頜外科技術設計、頜骨修復重建技術設計、創傷修復手術設計等主要口腔頜面外科技術設計。五、手術導航手術導航系統是實現各類手術數字化設計準確實施的技術手段,主要用于口腔頜面外科、口腔種植手術,可大大提高手術的安全性,減少創傷。該類系統較為復雜,技術要求較高,手術導航系統目前主要在少數口腔專科醫院臨床應用。國產化的口腔頜面外科手術導航系統和口腔種植手術導航系統已經初步應用于口腔臨床,系統包括光學跟蹤定位設備和導航軟件系統。六、口腔數字化教學系統口腔醫學生的培養需要在仿頭模上進行大量的實踐操作,傳統仿頭模技術對口腔臨床的復雜情況模擬程度有限,數字技術可以在臨床前的實踐操作培訓中發揮重要的作用。國產化基于力反饋技術的口腔虛擬仿真教學系統,可以實現口腔及手術三維場景逼真繪制,模擬口腔組織真實觸感,精細區分牙齒、牙齦、舌等口腔組織,可以模擬牙周探診、齦上潔治齦下刮治、齲齒探查、窩洞預備、根面平整術、牙齦翻瓣術、牙齦切除術等操作。隨著互聯網、大數據和人工智能技術逐漸深入到社會生活的各個方面,國產化技術也會在口腔醫療的相關領域有所發展,如遠程輔助診療系統、基于云的口腔APP應用、電子語音病歷系統、智能診斷系統等,都會進一步改善醫患技的溝通和交流,更好為口腔臨床服務。作者:北京大學口腔醫學院趙一姣王勇

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