基于多模态数字化技术的个性化全口义齿精准制作方法

基于多模态数字化技术的个性化全口义齿精准制作方法

引言

全口义齿修复是牙列缺失患者恢复咀嚼功能、改善面部形态及提升生活质量的主要手段[1]。牙列缺失后，患者牙槽嵴会发生进行性吸收，且面部软组织形态、咬合习惯存在显著个体差异，这对全口义齿的适配性、功能性及美学性提出了极高要求。据临床数据统计，我国60岁以上老年人牙列缺失发生率达15.3%，且随着人口老龄化加剧，全口义齿修复需求持续增长[2]。

传统全口义齿制作依赖医师经验，需经过取模、灌模、颌位关系记录、排牙、试戴等多个手工操作环节，存在操作流程繁琐、数据精度低、个体适配性差等问题[3]。尤其是针对即刻拔牙、牙槽嵴低平/缺损等特殊病例，传统方法难以精准匹配口腔解剖结构与功能需求，常导致义齿固位不良、咀嚼效率低下、面部美学效果不佳等并发症，患者复诊率高达40%以上[4]。

近年来，数字化医疗技术在口腔修复领域快速发展，口内扫描、CBCT、面部扫描等多模态数据采集技术，以及CAD/CAM、3D打印等数字化制作技术，为全口义齿的精准化、个性化制作提供了可能[5]。本研究基于多模态数字化技术，建立个性化全口义齿精准制作流程，通过多模态数据配准、虚拟设计、动态适配及数字化制造，解决传统制作方法的痛点，实现义齿“解剖-功能-美学”的协同修复，为临床全口义齿修复提供一种新的高效、精准方法。




一、材料与方法

2.1 研究对象

选取2023年1月-2024年12月在我院口腔科接受全口义齿修复的患者80例，其中男性42例，女性38例，年龄55-78岁，平均年龄（66.3±5.8）岁。

纳入标准：

① 上下颌牙列缺失，无残留天然牙或残留牙已拔除且创口愈合良好（愈合时间≥3个月）；

② 牙槽嵴条件良好或存在轻度至中度低平/缺损，无严重骨吸收；

③ 无严重口腔黏膜疾病、颞下颌关节紊乱综合征等影响义齿修复的疾病；

④ 全身健康状况良好，无糖尿病、骨质疏松症等影响口腔组织愈合及义齿使用的系统性疾病；

⑤ 知情同意本研究方案，并签署知情同意书。

排除标准：

① 严重牙槽嵴缺损或骨量不足，需行骨增量手术才能修复者；

② 口腔黏膜存在炎症、溃疡、肿瘤等病变者；

③ 颞下颌关节功能严重异常，无法建立稳定颌位关系者；

④ 全身状况差，无法配合义齿制作及随访者；

⑤ 对义齿材料过敏者。

本研究经我院医学伦理委员会批准，伦理批件编号：GY20221201。所有患者均签署书面知情同意书，研究过程符合《赫尔辛基宣言》相关要求。采用随机数字表法将患者分为观察组和对照组，每组40例。两组患者性别、年龄、牙槽嵴条件等一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性（表1）。


表1 两组患者一般资料比较（Table 1 Comparison of general data between the two groups）

2.2 材料与设备

2.2.1 主要材料：

口内扫描粉（型号 3Shape Scan Spray，3Shape 公司，丹麦）；CBCT 造影剂（型号 Omnipaque 300，GE Healthcare 公司，美国）；生物相容性组织调整剂（型号PermaSoft，Lang Dental 公司，美国）；3D 打印树脂（型号 Denture Base Resin，Formlabs

公司，美国）；人工牙（型号 SR Phonares II，Ivoclar Vivadent 公司，列支敦士登）；义齿基

托树脂（型号 Paladur，Kulzer 公司，德国）。

2.2.2 主要设备：

口内扫描仪（型号 TRIOS 5，3Shape 公司，丹麦，扫描精度±5μm）；面扫设备（型号 Artec Eva，Artec 公司，卢森堡，扫描精度±0.1mm）；CBCT 设备（型号 NewTom VGi，Quantitative Radiology 公司，意大利，空间分辨率 0.07mm）；数字化建模软件（型号3Shape Dental System 2023，3Shape 公司，丹麦）；虚拟颌架系统（型号 Denar Virtual Articulator，3M 公司，美国）；智能排牙软件（型号 Exocad DentalCAD 3.0，Exocad 公司，

德国）；3D 打印设备和数字化切削系统设备（型号 Form 3B，Formlabs 公司，美国，打印精度±25μm）；激光扫描检测仪（型号 Atos Core，GOM 公司，德国，检测精度±0.01mm）；电子咀嚼效率测定仪（型号 Mastication Efficiency Tester，SJTU 公司，中国）



2.3 方法

2.3.1 观察组

采用基于多模态数字化技术的个性化全口义齿制作方法，具体步骤如下：

（1）多模态数据采集

① 口腔软组织三维数据采集：患者口腔清洁后，均匀喷洒口内扫描粉，使用口内扫描仪从上下颌前庭沟、牙槽嵴顶、腭部等部位进行扫描，采集口腔软组织三维形态数据，生成口腔软组织三维模型，扫描数据导出为 STL 格式。

② 面部三维美学数据采集：使用面扫设备对患者面部进行全方位扫描，采集面部轮廓、五官位置、唇线形态等美学数据，生成面部三维模型，导出为 STL 格式。

③ 牙槽骨三维解剖数据采集：患者佩戴铅防护用品，采用 CBCT 设备进行口腔扫描，扫描范围覆盖上下颌牙槽骨，层厚 0.1mm，采集牙槽骨三维解剖数据，包括牙槽骨形态、骨量、解剖标志点（如上颌结节、下颌隆突、切牙孔等），生成CBCT 三维模型，导出为 DICOM 格式。

（2）多模态数据配准 将口腔软组织三维模型、面部三维模型导入数字化建模软件，以 CBCT三维模型中的牙槽骨解剖标志点为基准，采用 ICP 算法进行三模态数据精准配准。ICP 算法迭代次数设置为 100 次，收敛阈值设置为 0.01mm，通过反复迭代计算，使三模态数据实现精准对齐，生成一体化三维模型，包含口腔软组织、面部美学及牙槽骨解剖信息。

（3）个性化设计

① 颌位关系确定：将一体化三维模型导入虚拟颌架系统，模拟患者下颌前伸、侧方运动等轨迹，结合患者咬合习惯，确定稳定的上下颌颌位关系。

② 智能排牙：将颌位关系数据导入智能排牙软件，软件根据患者面部美学参数（如面部比例、唇线高度、面型等）、牙槽骨形态及咀嚼习惯，自动匹配人工牙型号、大小及排列位置，生成初始排牙方案；医师根据临床经验进行微调，优化排牙效果，确保咬合平衡及美学协调。

③ 基托设计：根据一体化模型中的口腔软组织形态，设计义齿基托的厚度、边缘伸展范围，确保基托与口腔软组织紧密贴合，同时兼顾舒适性与固位性。

（4）特殊病例动态适配 针对即刻拔牙患者，在拔牙后即刻佩戴过渡性义齿，基托贴合面填充生物相容性组织调整剂，每 3 天复诊调整一次，持续 2 周，直至创口愈合，义齿适配良好；针对牙槽嵴低平/缺损患者，在暂义齿基托贴合面填充组织调整剂，通过多次适配调整，补偿牙槽骨缺损，提升义齿固位力；针对制作不良全口义齿更换患者，扫描原有义齿及口腔组织，对比分析适配问题，在新义齿设计中优化基托形态及咬合关系；针对咬合关系不正常患者，通过虚拟颌架系统调整颌位关系，结合组织调整剂动态适配，建立稳定咬合。

（5）数字化制造与验证 将最终设计方案导出为 STL 格式，导入 3D 打印设备，采用树脂材料打印义齿基托及人工牙，打印完成后进行抛光处理；使用激光扫描检测仪对义齿进行精度检测，确保义齿形态与设计方案一致，密合度误差≤0.1mm；最后进行临床试戴，确认义齿固位、咬合、舒适性及美学效果均符合要求后，完成义齿交付。



2.3.2 对照组

采用传统手工方法制作全口义齿，具体步骤如下：① 取模：采用藻酸盐印模材料（型号 Jeltrate，Dentsply Sirona 公司，美国）进行上下颌初印模及终印模制取；

② 灌模：使用石膏材料（型号 Vel-Mix Stone，Kerr 公司，美国）灌注石膏模型；

③ 颌位关系记录：采用蜡堤法记录上下颌颌位关系；

④ 排牙：医师手工排列人工牙，调整咬合关系及美学效果；

⑤ 试戴与调整：进行临床试戴，手工调整义齿基托及咬合；⑥ 完成义齿制作：通过装盒、填胶、热处理、抛光等步骤，完成全口义齿制作。



2.4 统计学方法

采用 SPSS26.0 统计学软件进行数据处理分析。计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用独立样本 t 检验；计数资料以率（%）表示，组间比较采用 χ²检验。以 P<0.05 为差异具有统计学意义。

二、结果

3.1 两组患者义齿密合度比较 观察组义齿密合度优良率为 95.0%，显著高于对照组的 77.5%，

差异有统计学意义（P<0.05）（表 2）。


表2 两组患者义齿密合度比较（Table 2 Comparison of denture fit between the two groups）

注：密合度评价标准：优良：义齿基托与口腔软组织紧密贴合，无间隙，按压无松动；一般：义齿基托与口腔软组织基本贴合，局部存在轻微间隙（≤0.2mm），按压无明显松动；差：义齿基托与口腔软组织贴合不良，存在明显间隙（>0.2mm），按压有松动。

3.2 两组患者修复后咀嚼效率比较 修复前，两组患者咀嚼效率比较，差异无统计学意义（P>0.05）；修复后 1 个月、3 个月，两组患者咀嚼效率均显著提高，且观察组显著高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）（表 3）。


表3 两组患者修复前后咀嚼效率比较（Table 3 Comparison of masticatory efficiency between the two groups before and after restoration）

3.3 两组患者面部美学满意度比较 观察组面部美学满意度为97.5%，显著高于对照组的82.5%，差异有统计学意义（P<0.05）（表4）。


表4 两组患者面部美学满意度比较（Table 4 Comparison of facial aesthetic satisfaction between the two groups）

注：美学满意度评价标准：满意：面部轮廓协调，唇线自然，人工牙排列美观，患者非常满意；基本满意：面部轮廓基本协调，唇线基本自然，人工牙排列尚可，患者无明显异议；不满意：面部轮廓不协调，唇线不自然，人工牙排列丑陋，患者要求修改。

3.4 两组患者修复周期及复诊次数比较 观察组修复周期显著短于对照组，复诊次数显著少于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）（表5）。


表5 两组患者修复周期及复诊次数比较（Table 5 Comparison of restoration cycle and follow-up visits between the two groups）

3.5 典型病例 患者，男性，68岁，上下颌牙列缺失3年，牙槽嵴中度低平，曾佩戴传统全口义齿，因固位不良、咀嚼效率低下就诊。采用观察组方法制作全口义齿，通过多模态数据采集与配准，生成一体化三维模型，结合虚拟颌架与智能排牙软件完成个性化设计，在暂义齿基托贴合面填充生物相容性组织调整剂进行动态适配，最后经3D打印完成义齿制作。修复后3个月随访，患者义齿固位良好，咀嚼效率显著提升，面部美学效果满意，无明显不适（图1）。

图1 和图2典型病例修复前后对比（Fig.1 Comparison of typical case before and after restoration）注：修复前口腔状况（左右侧面照和正面照）；修复后义齿佩戴正面照；修复后义齿佩戴侧面照。


图1-1正面照


图1-2右侧面照


图1-3左侧面照


图1-4下牙槽骨


图1-5上牙槽骨


图1-6戴牙正面照


图2-1右侧面照


图2-2左侧面照


图2-3正面照


图2-4戴牙


图2-5戴牙正面照

3.6 小结义齿制作完成的流程：

义齿制作完成多模态数据流程图

本研究聚焦多模态数字化技术在个性化全口义齿制作中的创新应用，通过口内扫描仪、CBCT及面部扫描完成患者软硬组织的精准数据采集，依托数字化建模软件与虚拟颌架系统实现义齿的个性化设计与咬合模拟，最终结合3D打印和数字化切削设备完成义齿的高精度加工。该流程不仅解决了传统工艺精度不足、适配性差的问题，还大幅缩短了制作周期，显著提升了义齿的贴合度、咬合精度与患者佩戴的舒适度、美观度，为全口义齿的个性化、精准化修复提供了高效、可推广的全新技术方案。【基于多模态数字化技术的个性化全口义齿精准制作方法！获得国家发明专利号：2025119112238】

患者信息多模态数据采集：

口腔内软硬组织数字化扫描：口内扫描仪、CBCT、面扫




数字化建模软件和虚拟颌架系统




3D打印和数字化切削系统设备：




三、讨论

本研究结果显示，基于多模态数字化技术的个性化全口义齿制作方法，在义齿密合度、咀嚼效率、面部美学满意度等方面均显著优于传统手工方法，且修复周期更短、复诊次数更少，这一结果与近年来相关研究结论一致[6-7]。多模态数字化技术的核心优势在于实现了口腔解剖、功能与美学数据的精准采集与整合，通过ICP算法进行三模态数据配准，可有效消除单一数据采集的局限性，生成包含口腔软组织、面部美学及牙槽骨解剖信息的一体化三维模型，为义齿的个性化设计提供了精准的数据支撑[8]。传统手工方法依赖医师经验进行取模、排牙等操作，数据精度易受人为因素影响，而数字化技术可将扫描精度控制在±5μm，配准精度控制在0.01mm，显著提升了义齿制作的精准度，这也是观察组义齿密合度显著高于对照组的主要原因。

对比既往研究，本研究的创新点在于针对特殊病例的动态适配处理。即刻拔牙、牙槽嵴低平/缺损等特殊病例，因口腔解剖结构复杂、个体差异大，传统方法难以实现精准适配，常导致义齿固位不良、患者舒适度差等问题[9]。本研究通过在过渡性义齿或暂义齿基托贴合面填充生物相容性组织调整剂，结合多模态数字化模型的动态调整，可实时适配口腔组织形态变化，尤其是针对即刻拔牙患者，可实现拔牙后即刻修复，减少患者缺牙期的痛苦，同时通过多次微调，确保义齿在创口愈合过程中始终保持良好的适配性[10]。此外，智能排牙软件结合面部美学数据与咀嚼习惯进行个性化排牙，可实现义齿功能与美学的协同统一，避免传统手工排牙中存在的咬合不平衡、美学效果不佳等问题，这也是观察组面部美学满意度显著高于对照组的重要因素。

本研究存在一定局限性：首先，样本量相对有限，且随访时间较短（3个月），长期临床效果仍需大样本、前瞻性研究进一步验证；其次，多模态数字化设备及软件的成本较高，可能限制其在基层医疗机构的推广应用；最后，本研究未对不同牙槽嵴条件患者的修复效果进行分层分析，针对严重牙槽嵴缺损患者的适配方案仍需进一步优化。未来研究可扩大样本量，延长随访时间，深入探讨多模态数字化技术在不同类型牙列缺失患者中的应用效果；同时，可进一步优化数字化设备与软件的性价比，开发适用于基层医疗机构的简化版流程；此外，可结合人工智能（artificial intelligence，AI）技术，实现多模态数据的自动配准、义齿设计方案的智能优化，进一步提升义齿制作的效率与精准度[11-12]。

随着数字化医疗技术的不断发展，全口义齿修复正朝着精准化、个性化、高效化的方向发展[13]。多模态数字化技术整合了口内扫描、面扫、CBCT等多种数据采集手段，结合CAD/CAM、3D打印等数字化制造技术，可有效解决传统全口义齿制作方法的痛点，实现义齿“解剖-功能-美学”的协同修复[14]。本研究证实，该方法具有密合度高、咀嚼效率优、美学效果好、修复周期短、复诊次数少等优势，能显著提升患者的修复满意度，具有重要的临床应用价值[15]。未来，随着技术的不断完善与普及，多模态数字化技术有望成为全口义齿修复的主流方法，为更多牙列缺失患者提供高质量的修复服务。

结论

基于多模态数字化技术的个性化全口义齿精准制作方法修复效果优良，能显著提升义齿密合度、咀嚼效率及面部美学满意度，缩短修复周期，减少复诊次数，值得临床推广应用。

作者简介


常亮

国家注册口腔执业医师

主任医师 高级技师（1级注册）

国友职业技能鉴定评审委员会高级考评员

原卫生部职业技能鉴定指导中心—口腔修复工培训讲师




钟国友

梅州市国友义齿有限公司董事长

国友职业技能培训学校校长

国友职业技能鉴定评审委员会高级考评员




廖裕富

梅州市国友义齿有限公司总经理

五华县技工学校特聘讲师

口腔修复体制作师技师




李永丽

口腔修复体制作师考评员    

国友职业技能培训学校教师      

产教评技培生和新型学徒工培训讲师    

国友职业技能鉴定评审委员会评审专家

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