数字化虚拟托槽定位在正畸教学中的应用

胡丽华　刘洋　王林娜　刘春艳

［摘 要］ 托槽定位训练是本科生实验教学中的重要内容，通过探讨数字化托槽定位训练的应用效果，选取正畸科一名就诊患者，进行口内扫描，建立数字化模型，拍摄CBCT，将CBCT与数字化模型进行整合，数字化模型制备后进行数字化托槽定位。数字化托槽定位可以精确调整牙轴及粘接位置，通过将托槽定位位置三维数据与标准值进行对比，可以精确量化学生定位的位置差异，并依此进行再定位，此方法可以提高托槽定位的准确性，提高教学质量。

［关键词］ 数字化模型；托槽定位；粘接训练

［基金项目］ 2020年度河北医科大学教育教学研究“数字化虚拟托槽定位在正畸教学中的应用”（2020CHYB-13）；2021年度河北省教育厅省级专业学位教学案例立项建设项目“数字化托槽定位技术在口腔正畸学中的应用”（KCJSZ2021045）；2020年度河北医科大学教育教学研究“以提高胜任力为导向的口腔医学生培养模式的探索”（2020YBPT-31）

［作者简介］ 胡丽华（1990—），女，河北邯郸人，硕士，河北医科大学口腔医（学）院主治医师，讲师，主要从事常见错合畸形的矫治研究；刘春艳（1985—），女（满族），河北承德人，博士，河北医科大学口腔医（学）院副主任医师，副教授（通信作者），主要从事矫治器治疗OSA的基础与临床研究及牙周-正畸联合治疗的基础与临床研究。

［中图分类号］ G642.0［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）07-0173-04［收稿日期］ 2022-03-16

一、背景

口腔正畸学是口腔医学的一门分支，以错合畸形的原理、检查和治疗等为研究内容，固定矫治是正畸治疗中常见的治疗方法，而托槽的粘接则是固定矫治成功的关键因素之一，托槽粘接的位置直接影响牙齿的排列效果，只有定位准确，矫治才能事半功倍，托槽粘接失败将导致治疗疗程延长和材料的浪费［1-2］。在本科教学中，托槽的定位亦是实验课程中的重要一环。

传统托槽粘接实验教学方法是在石膏模型上用尺子测量、铅笔画出临床冠长轴和临床冠中心，再用黏蜡将托槽固定在模型上。指导教师根据目测法对学生的粘接位置进行评估，指导学生对粘接位置不佳的托槽进行再定位。传统教学方法中存在明显的不足之处：（1）传统模型储存占用空间，经常需要更换，浪费材料；（2）黏蜡固定在操作中容易被误碰，调整位置困难；（3）石膏模型无法显示牙根空间走向，学生只能凭主观判断临床冠长轴，精确性较差；（4）由于牙齿为弧面，尺子测量精度差，难以准确找出临床冠中心；（5）教师进行评判时，虽然可以借助尺子测量，但是误差较大，随意性强［3］。

随着数字化技术的发展，CBCT与数字化模型整合成为可能［4-6］。带有牙根位置的数字化模型能够提供更为准确的临床冠长轴，同时利用计算机软件技术可以精确定位临床冠中心，利用厂商提供的数字化托槽数据与牙齿临床冠中心进行匹配，完成数字化虚拟托槽定位。数字化托槽定位可以重复进行，便于修改，并且具有客观的评价指标，便于教师指导修正，提高了实验课的教学质量［7］。

二、方法

1.选取河北医科大学口腔医院正畸科1名就诊患者，应用3 Shape为患者进行口内扫描，获得患者1∶1的数字化模型，以STL格式存储。

2.拍摄颌面部锥形束CT（CBCT），以DICOM格式输出。将CBCT数据导入3 Shape分析软件中，并与数字模型进行整合。

3.应用3 Shape分析软件进行模型修整、牙齿分割，设置合平面、矢状面、横断面，调整牙轴，确定临床冠中心FA点。

4.将提前导入的厂商提供的数字化托槽数据在模型上进行虚拟托槽定位（见图1），可以获得托槽粘接位置的三维数据。教师可以根据患者模型获得托槽粘接位置的三维数据标准值。

5.学生在教师的指导下进行数字化托槽定位练习，教师可以将学生的粘接数据与标准数据进行对比。根据结果分析重新定位位置欠佳的托槽。

三、应用效果

2020年第2学期，我们在2016级口腔医学专业学生中开始探索数字化托槽定位实验新的教学模式，课后对学生进行问卷调查（见图2），收集学生对课程内容的掌握程度、课堂形式的喜好、教學效果的评价等。学生的反馈是我们教学的重要一环，通过学生的反馈进一步调整授课计划和教学内容。在本学期的88名被调查学生中，84%的学生表示数字化托槽定位训练授课效果好，15%的学生表示较好，1%的学生表示不好；89%的学生表示能够掌握全部授课内容，11%的学生表示能够掌握大部分内容。整体来看，数字化托槽定位实验新的教学模式比较受学生喜爱。

四、讨论

1.数字化托槽定位教学是时代发展的产物。随着时代的发展，互联网已深入生活，大学生更是数字化产物的密切接触者。将数字化信息技术与医学、教育相结合是未来发展的必然要求。数字化模型及软件的发展，使正畸患者信息采集及处理更加便利，促进了托槽间接粘接的应用。应用软件进行数字化模型制备及托槽定位，可以极大地调动学生的积极性，激发学生的求知欲与探索性，提高学习兴趣，并培养学生的创新意识。同时，线上操作的便捷性便于学生练习及课后复习。

2.数字化托槽定位教学可以节约成本和空间。传统托槽粘接训练需要储备大量石膏模型及托槽材料，占用空间，并且经常需要更换，是一笔不小的支出。应用数字化托槽定位训练，节省了空间及材料消耗，电子数据可以重复应用和训练。同时，不受场地的限制，可以采取线上线下混合模式。近两年，由于新冠病毒感染的影响，经常需要线上授课，此种授课方式能使教学质量不受影响。

3.数字化托槽定位教学更精准，效果良好。随着数字化的发展，数字化模型的应用越来越广泛，口内扫描模型的精确度也得到了进一步证实［8-11］。利用数字化模型进行数据分析、诊断性排牙实验，相较传统石膏模型而言有大大的便利。在数字化模型上进行托槽的数字化定位存在显著的优势。托槽粘接的核心是精准定位，准确判断冠长轴和准确的垂直向及水平向位置。传统教学中，在石膏模型上进行托槽粘接，因为不能显示牙根方向，因此学生无法准确判断牙轴。同时，由于牙面是弧形解剖结构，距离测量误差较大。在数字化粘接中，可以将CBCT与模型整合，清楚地显示牙根方向，并且有牙轴标识线，可以进行牙轴精确调整，大大提高了学生对托槽定位的准确性。托槽定位能够产生精确的三维数据［12-13］，可以与标准数据进行对比，教师能够对学生的定位进行精准评判，避免了教师评判的盲目性。同时，在3 Shape分析软件中，托槽定位的同时可以模拟牙齿排齐后的效果，使学生直观地可视化感受牙列由原始状态到最终状态的变化，帮助学生了解正畸治疗过程。通过展示不同的托槽定位对最终排列效果的影响，使学生体会托槽定位准确的重要性。数字化模型及数字化托槽定位有助于提高本科生的实验教学质量，提升其实践技能［7］。

4.数字化托槽定位教学有利于教学效果评价。数字化托槽定位更加适合大数据时代发展的需求，作业储存方便，便于后期的数据提取，便于进行横向、纵向比较，可以准确了解教学效果，教师可以及时调整教学方法以及授课的重点和难点。

综上，数字化口腔医学技术已被广泛应用于临床、科研及教学等方面。数字化虚拟托槽定位在正畸实验教学中已经有了良好的应用。首先，数字化技术较传统教学方式，更能调动学生的学习热情，并获得良好的学习体验。其次，数字化虚拟托槽定位训练可以使学生的定位更为准确，教师指导更为精准，从而使学生直观地了解牙列的排列变化，理解正畸的过程。最后 ，数字化虚拟托槽定位可以在线上进行，不受空间的限制，有利于学生复习。课堂数据便于保存，方便后期进行教学评价。同时，数字化模型及设备可以反复利用，大大节约了教学成本，避免了材料浪费。总之，数字化虚拟托槽定位训练对于实验教学具有重要的意义，是未来的发展趋势。

参考文献

［1］IZABELA CZOLGOSZ， PAOLO M CATTANEO， MARIE A CORNELIS.Computer-aided Indirect Bonding Versus Traditional Direct Bonding of Orthodontic Brackets： Bonding Time， Immediate Bonding Failures， and Cost-minimization. A Randomized Controlled Trial［J］.European Journal of Orthodontics，2021，43（2）：144-151.

［2］Mandall N A， Hickman J， Macfarlane T V， et al. Adhesives for Fixed Orthodontic Brackets［J］.The Cochrane Database of Systematic Reviews，2018， 4（4）：CD002282.

［3］王记位，贾筱诗，张斌.数字化记存模型在口腔正畸实验教学中的应用［J］.广州医科大学，2020，48（4）：63-64.

［4］ RANGEl F A， MAAl T J， BERGE S J，et al. Integration of Digital Dental Casts in Cone-beam Computed Tomography Scans［J］. ISRN Dent，2012（10）：949086.

［5］PARK T J， LEE S H，LEE K S. A Method for Mandibular Dental Arch Superimposition Using 3D Core Beam CT and Orthodontic 3D Digital Model［J］.Korean J Orthod，2012，42（4）：169-181.

［6］LARSON B E. Cone-beam Computed Tomography is the Imaging Technique of Choice for Comprehensive Orthodontic Assessment［J］.Am J Orthod Dentofacial Orthop，2012， 141（4）： 402，404，406.

［7］贺永春，纪俐彣，陈凤山.数字化虚拟定位在正畸托槽粘结训练中的应用［J］.继续医学教育，2019，33（8）：22-24.

［8］GHERLONE E， CAPPARE P， VINCI R， et al. Conventional Versus Digital Impressions for“all-on-four”Restorations［J］. International Journal of Oral ＆Maxillofacial Implants，2016，31（2）：324-330.

［9］AMIN S， WEBER H P， FINKELMAN M， et al. Digital vs. Conventional Full-arch Implant Impressions： A Comparative Study［J］.Clinical Oral Implants Research，2017，28（11）：1360-1367.

［10］PAPASPYRIDAKOS P， GALLUCCI G O， CHEN C J， et al. Digital Versus Conventional Implant Impressions for Edentulous Patients：accuracy Outcomes［J］.Clinical Oral Implants Research，2016，27（4）：465-472.

［11］MOURA R V， KOJIMA A N， SARACENI C H C， et al. Evaluation of the Accuracy of Conventional and Digital Impression Techniques for Implant Restorations［J］. Journal of Prosthodontics，2019，28（2）：530-535.

［12］张文健，王林，严斌，等.计算机辅助正畸托槽间接粘接技术的研究［J］.口腔医学，2007，27（4）：184-186.

［13］兰泽栋，周丽淑.计算機辅助托槽定位系统的建立［J］.中华口腔正畸学杂志，2014，21（3）：140-143.

Application of Digital Virtual Bracket Positioning in Orthodontic Teaching

HU Li-hua， LIU Yang， WANG lin-na， LIU Chun-yan

（School of Stomatology， Hebei Key Laboratory of Stomatology， Hebei Clinical Research Center for Oral Diseases， Hebei Medical University， Shijiazhuang， Hebei 050017， China）

Abstract： The training of bracket positioning is an important content in undergraduate experimental teaching. This paper intends to discuss the application effect of digital bracket positioning training. A patient from department of orthodontic was selected for oral scan to establish digital model and CBCT， which can be integrated with digital model. After the digital model was prepared， the digital bracket can be positioned. The tooth axis could be accurately adjusted and the bonding position was more accurate using digital bracket positioning. By comparing the 3D data of bracket position with the standard value， the differences of students' bonding position can be accurately quantified and repositioned according to the data. This method can improve the accuracy of bracket positioning and improve the quality of teaching.

Key words： digital model; bracket positioning; bonding training