口腔椅旁修复系统行业发展历程、系统组成及应用优势分析

椅旁修复系统可概括为：应用口内扫描设备、数字化修复设计软件（CAD）、小型数控切削设备（CAM）和快速烧结等设备，在诊室内一次诊疗(也可多次)完成全瓷或树脂常规修复体的设计和制作。其是数字化牙科医疗的不断发展的成果。

——发展历程

1980 年，瑞士苏黎世大学的WernerH. Mörmann 教授在脑海中构建了椅旁数字化修复系统的最初想法。1985 年，世界上第一个椅旁数字化修复系统在苏黎世大学问世，被命名为CEREC（chairside economical restorations of estheticceram⁃ics，椅旁经济型美学全瓷修复）系统。该系统使用一台低分辨率摄像机来获得修复体的光学印模，集成了一台8 位计算机系统和一个小型的单色显示器，配备了一部内置的液压单金刚砂铣轮，仅能通过研磨单个的全瓷瓷块加工全瓷嵌体。当时采用的首款可用于椅旁CAD/CAM加工的瓷块是VI⁃TABLOCS®MarkI。Mörmann 教授和Brandestini 医生一起使用该系统首次为患者进行了椅旁修复治疗。直至今天，CEREC 系统的配套软件、取像系统、烧结系统、研磨组件、加工材料仍在不断改进中。

椅旁修复系统发展历程（以CEREC 为例）

资料来源：《椅旁数字化修复系统的历史和发展》，立鼎产业研究中心

——系统组成

椅旁修复系统主要包括数字化口内扫描设备、数字化修复设计软件（CAD）、小型数控切削设备（CAM）和快速烧结设备。

以CEREC AC 系统为例，它主要包括以下四个设备：

CEREC AC 口扫仪：让患者免受传统印模托盘的不适，采用小型无粉彩色相机CEREC Omnicam，获取数字影像；精确的自然色3D图像使扫描更容易、更直观、更符合人体工程学。

CEREC CAD 系统：基于独特的“Biojaw”功能生成出色的修复建议，节省时间并尽快为提供最佳的修复设计；可以从简单、结构清晰、直观的用户界面中获益。

CEREC CAM 系统：与CEREC 软件彼此形成最佳同步，非常精确，无论选择哪种材料，都能获得光滑的表面和边缘以及非常精细的修复。

CEREC 快速烧结设备：全轮廓氧化锆修复体在紧凑型CEREC 快速烧结炉中烧结和上釉，感应技术可以实现最短的烧结和磨损时间，使用非常直观和简单。除了氧化锆之外，CEREC 快速烧结还可以加工所有其他种类的玻璃水晶。

1、数字化口内扫描设备

口腔数字印模获取技术分为间接法和直接法两类。间接法即为应用较成熟的牙颌石膏模型三维扫描技术，牙颌模型扫描仪作为现代数字化技工中心的常规配置，已得到较广泛的临床应用。直接法即近年来发展较快的口内数字印模技术(Interral Scanner)，它应用小型探入式光学扫描探头，直接在患者口腔内获取牙齿、牙龈等软硬组织表面形态，省略了制取印模、翻制石膏模型的操作，为患者带来了相当舒适的就诊体验。

口腔数字印模获取技术的类型

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

现有的口内扫描技术根据技术原理可分为：

①三角测量成像技术(stereovision and triangulation)：包括线激光扫描技术、结构光扫描技术、立体摄影技术等；基本原理是光源发射的光束投射到牙齿表面经反射后，在电荷耦合器(Charge Coupled Device，CCD)上成像，牙齿上被测点的三维坐标信息(XYZ)可通过光学系统已知的物距、像距、主光轴与CCD 成像平面夹角、入射光线与主光轴夹角以及CCD 上被测点对应像点的成像位置信息，通过求解光路系统相似三角形得出。

②共聚焦显微成像技术(Con-focal microscopy)：利用放置在光源后的照明针孔和放置在检测器前的探测针孔实现点光源和点探测。光源通过照明针孔发射出的光，聚焦在牙齿焦平面的某点上，该点的反射光由原光路返回，成像在探测针孔内，非聚焦范围的反射光线均被探测针孔阻挡而不成像，www.leadingir.com从而仅获得该焦平面上牙齿的形貌数据。照明针孔与探测针孔对被照射点或被探测点来说是共轭的，因此被探测点即为共焦点，被探测点所在的平面即为共焦平面(简称焦平面)。通过逐层扫描，获取牙齿不同深度的焦平面形貌数据，从而构建出牙齿的三维形貌。

③主动波阵面采样技术(Active wavefront sampling)：利用设置在采样光路中的旋转偏心孔装置，过滤牙齿上被测点的反射光线，并在成像平面内形成圆形轨迹的失焦图像，通过测量失焦图像半径，结合已知光路系统参数，计算获得牙齿表面被测点的空间坐标。偏心孔装置的光线过滤作用可以很好的防止牙齿表面不同区域的图像重合，从而提高图像的空间分辨率。

目前，国际上已经发布的口内扫描系统有十余套之多，包括3Shape(丹麦)、iTero(美国)、Lythos(美国)、Cerec(德国)、3M Lava(美国)、Dental Wings(iJI 拿大)、Planmeca(芬兰)等，各系统的扫描效率差异不大(单牙位扫描时间为15～20S)，其中绝大部分已实现无偿或有偿条件下的数据开放。国内目前广东朗呈和杭州先临也推出了其口内扫描系统。

口内扫描仪可实现从口内牙列到数字化牙颌模型的直接转化，避免印模制取、传递和灌制石膏模型过程中的误差，且彩色三维扫描技术可最大程度还原口腔组织的真实三维形态和纹理色彩，灵活性、直观性的优势明显，临床应用前景较好。

与传统石膏印模技术相比，口内扫描技术的优势

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

2、数字化修复设计软件（CAD）

软件技术的变革性不只体现在诊疗技术及手段的改变上，更多体现在对口腔医生诊疗思维的变革上。例如：

①正畸治疗分析：正畸传统的诊疗思路是将二维头影测量结合牙列模型(或数字牙模)诊断进行治疗方案设计，而今医生可以应用到口腔多源数据配准融合技术，将患者CBCT 重建的牙根及颌骨模型、三维面扫获得的彩色颜面模型连同数字牙模等不同形式的三维数据进行一体化整合，可进行三维头影测量以及三维空间内的排牙、诊断、分析和治疗方案设计，大大开拓了医生的诊疗思维，将二维模式变革为全新的三维模式，给正畸临床诊疗提出了新的可能。

②数字咬合分析：“咬合”一直是口腔医学各学科都十分关注的话题，尤其正畸、修复和正颌外科。胎架是临床咬合诊断分析的重要手段，随着软件技术的发展，模拟实体殆架的数字骀架软件得到关注，3Shape、Amanngirrbach、Cerec 等牙科设计软件的数字胎架功能可以模拟临床常用多种全可调骀架的咬合分析效果，实现数字化的咬合分析。

3、小型数控切削设备（CAM）

计算机辅助制造技术(computer aided manufacturing，CAM)源自工业生产，产生之初用于解决高精度、批量制造的需求。当修复体的CAD 模型设计完成后，需将数据导入到数控切削设备配套的CAM软件中进行处理，生成一个包含刀具选择、主轴移动路径和速度、材料移动的配置文件，依靠高速运转的切削刀具按照提前设置的移动路径从多个方向对坯料进行加工。CAM 技术引入口腔诊疗，在适应口腔个性化、定制化的需求方面做了适当改进，同时也带来了巨大的变革，让技工室“手工作坊”模式转变为“加工中心”式的工业化模式，在加工质量稳定性和加工精度方面都有了显著提高。

CAM 技术中以数控加工为代表的减法加工技术为现今的主流技术，加工材料涵盖现有口腔临床常用材料，包括：各类金属(纯钛、钛合金、钴铬、金合金)、树脂、蜡、石膏、陶瓷、混合梯度材料等；主要应用于口腔修复领域的固定义齿、活动义齿、种植义齿的制作。

数字化制造技术在口腔修复领域的应用现状

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

当前市面上常见的牙科铣床根据切削轴的数量，可分为3、4、5 轴数控切削设备，其区别在于切削刀具和坯料用于移动和旋转的自由度不同，并直接决定了该设备能够加工的修复体几何结构的复杂程度，4、5 轴设备能够加工大型的、结构复杂的且外表面光滑的修复体。修复体的表面光洁度和转角处的适合性主要取决于最小直径的切削刀具的尺寸。

CAM 的优势在于：①加工精度高，制作的修复体表面光洁度好，加工完成后无需过多的后处理；②对修复体CAD 设计生成的STL(standardtriangle language)文件的完整性要求不高，允许模型存在小部分小孔、钉状物、坏边等错误；③可加工材料多；④加工后的修复体内部均质性好。