作者：卢 蓁，乔 虎，亓 坤，周 勤，钱 甜，郭昱成，西安交通大学口腔医院

传统正畸治疗技术，如石膏模型、二维成像及手工弯制矫治器，已无法满足现代口腔医学对精准度、患者体验及效率的要求。随着数字化技术如三维成像、计算机辅助设计与制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）、3D 打印和人工智能（artificial intelligence，AI）的广泛应用，正畸治疗技术逐渐向精准化、智能化的方向发展。这些技术不仅提升了诊断的准确性，还优化了治疗规划流程，改善患者的舒适度和医生的操作效率。本文从诊断、治疗和效果评价3个方面详细介绍正畸前沿技术研究进展。

1. 口腔正畸的数字化检查与数据采集

1. 1 数字印模

目前，硅橡胶、藻酸盐等传统的流动性材料印模技术因存在变形、气泡等干扰因素及印模制取过程的不适感逐渐被数字印模技术替代。数字印模已被广泛用于隐形矫治器的个性化设计。Cunha 等研究发现，数字印模与CAD/CAM系统结合，可更高效地设计定制化的隐形矫治器，并提供准确的矫正路径信息；该研究通过数字印模获取了1例牙列拥挤患者的三维牙列数据，成功设计出完全适配的隐形矫治器，不仅提升了治疗效果，还缩短了治疗周期。

Cunha 等还指出，数字印模技术在重度错牙合畸形病例中显示出明显的优势，这些病例通常需要更高精度的牙齿定位数据，通过数字印模，医生可精确设计每一步的牙齿移动轨迹，避免传统印模可能带来的误差；此外，在需要频繁更换矫治器的长疗程中，数字印模可显著减少矫治装置的制作时间，提高患者的满意度。

1. 2 口腔颌面锥形束CT（cone beam CT，CBCT）

CBCT是目前常用的三维成像技术之一，其三维成像特点可克服头影侧位片与曲面体层片对空间信息的压缩。CBCT可生成高分辨率的颅面结构三维图像，便于正畸医生进行精确诊断和个性化治疗设计。CBCT成像精度的提高及感兴趣区域影像提取越来越便捷，使得正畸诊断及筛查也越来越便利。例如，Francisco等指出，CBCT对颅面不对称病例的诊断特别有效，可辅助医生识别骨性结构的细微差异并制定针对对称性的治疗计划，这在颌面畸形的早期诊断中尤为重要。此外，影像设备精度的提升亦可减少后续治疗中的误差和不必要的重复检查。

1. 3 面部三维扫描技术

目前正畸临床拍摄的二维面像存在不够直观、压缩空间信息、易受光线影响、拍摄过程难以标准化等局限，而面部三维扫描技术可克服上述问题。Tomášik等研究指出，面部扫描技术可辅助医生捕捉患者的面部软组织数据，使得面部对称性和美学参数能够融入治疗规划中。例如，吕梁等认为，颏部不对称患者使用三维扫描获取的软组织数据，可在诊断阶段辅助医生更快地识别面部不对称性，使治疗方案更能满足美学需求。

1. 4 下颌运动轨迹、咬合力检测等设备

除了常规的牙组织、骨组织、软组织数据采集设备以外，还有如Zebris电子面弓技术、Tscan数字口腔咬合分析等口腔数字化数据采集设备，可对正畸过程中的下颌运动轨迹、咬合力检测、颞下颌关节等信息进行采集，以辅助疾病诊断与治疗方案的选择。

2. 口腔正畸的数字化诊断及方案设计

随着数字化技术的发展，口腔正畸的数字化诊断方式愈加精准和高效。AI在正畸诊断中的应用越来越广泛，AI通过自动定点技术，能快速标记关键颅面解剖点，减少人为误差，为治疗提供精准数据支持。在牙齿模型间隙分析方面，数字化牙齿模型结合三维扫描技术，可帮助医生评估牙齿排列、咬合情况及间隙，优化正畸方案的设计。

2. 1 数字化口腔正畸二维影像诊断

Chang等认为，在头颅侧位片中，自动定点具有重要意义，其通过AI和图像处理技术自动标记关键解剖点，能够提高定位的准确性和效率。相比手动定点，自动化技术可减少人为误差，节省时间，为诊断、治疗设计及矫治效果评价提供更加可靠的数据支持。在头颅侧位片的年龄推断与分析研究中，基于AI的头颅侧位片分析技术，可准确推断患者的骨龄，为评估治疗时机提供科学依据。在曲面体层片的AI应用中，自动化的牙齿分割与识别用于辅助临床诊断快速识别牙位与判断是否有龋齿等不良状态，有助于在拔牙方案中做出评估。

2. 2 数字化口腔正畸三维影像诊断

CBCT在显示患者的骨密度、牙根位置和颌骨生长方向等方面具有优势的特点，使其在正畸诊疗中的使用率和诊断效率不断提高。Francisco 等研究认为，CBCT精度的提高能够辅助医生诊断患者隐藏的牙根异常等状况，避免了因难以发现的牙根异常状况而导致的正畸过程中牙根碰撞或吸收。在判断腭中缝成熟度的研究中，Zhu等认为卷积神经网络辅助CBCT可诊断腭中缝成熟阶段，以便医生选择上颌扩弓的方法。

此外，在多牙间距和复杂骨性错牙合畸形的病例中，CBCT可提供全面的影像支持和对空间进行数字化的计算，辅助医生制定更加细致的矫治计划，以达到最佳治疗效果。CBCT在复杂的上颌骨扩弓术前规划中表现出良好的效果。例如，通过CBCT成像与数字化软件的自动提取，医生能够精确得到以数字化形式测量到的患者上颌骨结构和气道空间，以便在手术中实现更好的扩展效果。

Savoldi等指出，在颞下颌关节疾病的诊断中，CBCT可有效识别骨性病变，尤其适用于关节炎或创伤后关节形态的评估。在正颌手术中，AI和虚拟手术规划的结合显著提高了手术规划的精准性。例如，在复杂的正颌手术中，AI可自动识别解剖结构，并通过虚拟分割实现精确的骨块移动，这一过程显著减少了术后不对称的风险。

2. 3 气道的数字化辅助诊断

Savoldi等提出，CBCT在上气道分析、颞下颌关节评估和骨性畸形诊断中具有重要应用价值。Neelapu 等使用CBCT来分析阻塞性睡眠呼吸暂停患者的上气道形态，揭示了CBCT在评估气道狭窄部位和形态方面的潜力。然而，由于CBCT涉及电离辐射，尤其对儿童有潜在风险，应用时需遵循“诊断可接受的最低剂量”原则。

2. 4 CBCT 与面部扫描结合在诊断中的应用

CBCT与面部扫描技术相结合，能够为医生提供完整的三维颅面数据，有效支持正畸及其他口腔重建操作。Feng等提出了一种基于下颌运动追踪的全数字工作流程，结合CBCT 扫描和面部扫描，创建了4D虚拟患者模型。这一方法能够实时观测髁突位置变化，并在口腔修复过程中确保咬合关系的稳定性。

Sun等提出了一种通过下颌运动追踪技术生成稳定咬合板的全数字工作流程，利用光学传感技术记录个体化的下颌运动轨迹。该技术不仅提高了咬合板的制作精度，还在患者体验方面表现优异，为口腔功能性紊乱的治疗提供了更精确的管理。

3. 数字化技术在口腔正畸治疗中的应用

CAD/CAM 技术的应用极大提高了固定矫治装置（如托槽）的精度与舒适度。隐形矫治器依托于数字扫描与3D打印技术，显著提升了治疗效果和患者体验，为患者提供高美观性和精准控制的矫治方案。

3. 1 3D打印隐形矫治器

3D打印技术在隐形矫治器的生产中具有显著优势，特别是对于高度定制化的装置。Yordanova等研究表明，3D打印技术可在短时间内生产出符合患者特定需求的隐形矫治器，且其适配度和矫治效果显著优于传统制造方式；将3D打印制作的隐形矫治器用于1例错牙合畸形病例，在矫治过程中能够有效控制每个阶段的牙齿移动量，从而减少了治疗时间。

该研究还指出，3D打印矫治器在适配性和舒适度方面表现出明显优势，特别适用于有高美学要求的患者；这项技术的高精度和高适配性使其适用于复杂牙列的逐步调整，并可减少患者的复诊需求；此外，3D打印还可减少生产中的人为误差，使矫治效果更为理想。

Tartaglia等认为，未来直接3D打印隐形矫治器有很大的潜力和优势，目前虽然有一些材料，如Dental LT® Clear Resin、Accura 60®SLA、E-Guard和E-Ortholign等在实验中显示出一定的潜力，但大部分暂未获得专门用于直接3D打印隐形矫治器的批准。未来的研究需要进一步验证这些材料的生物相容性、机械性能和临床效果，以推动直接3D打印隐形矫治器的广泛应用。Alkhamees认为，形状记忆聚合物（shape memorypolymers，SMPs）也是未来隐形矫治器材料的一个重要研发方向，能够提高矫治效果并减少所需的矫治器数量。

3. 2 个性化植入物和3D 打印个性化导板

Friedrich等指出，基于3D打印技术的个性化植入物和个性化导板在正颌手术中得到了广泛应用。个性化植入物通过患者的特定解剖数据设计，能够精确匹配患者的颌骨形态，从而减少手术时间并提高术后精确度。例如，在LeFort Ⅰ型截骨术中，个性化植入物和个性化导板帮助医生实现无导板定位，减少了传统导板潜在的误差，并增强了术后颌骨位置的稳定性。

在颌面部手术中，3D打印的手术导板被广泛应用于手术前的虚拟规划和导引。Ronsivalle等研究表明，通过在3D打印的手术导板上标记精确的手术切口和操作区域，显著提高了手术的准确性，减少了术后修复的难度。这种技术特别适用于复杂的颌面畸形病例，已成为正畸正颌治疗的常规辅助工具。除矫治器外，3D打印还可用于制造托槽定位模板和手术导板等辅助装置。

Ronsivalle等研究指出，通过3D打印制作的托槽定位模板可显著提升托槽在粘接过程中的准确性，确保托槽与牙齿表面尽可能精准地粘接；其在复杂的托槽粘接病例中，使用3D打印托槽定位模板，减少了粘接时间和误差，从而提升了患者的满意度和治疗效果。

3. 3 数字化弓丝折弯机及弓丝成型机器人的应用

数字化弓丝折弯机及弓丝成型机器人的应用可在一定程度上弥补初级医生对弓丝弯制成型不精准的情形。Liu等认为，除了弓丝成型的数字化设计以外，针对正畸弓丝个性化和成型精度要求高等问题，弓丝成型机器人可通过正畸弓丝折弯规划及回弹补偿研究，来抑制弓丝折弯回弹，获得成型精度高的正畸弓丝。

4. 数字化技术在口腔正畸治疗效果评价与预测中的应用

在口腔正畸治疗效果的传统评价中，主要基于头颅侧位片的描记和分析，但存在多方面局限性。首先，头颅侧位片存在放大率问题，不同患者或设备的放大率可能影响测量精度，从而对分析结果产生误差。其次，头颅侧位片仅提供二维方向的信息，难以全面反映复杂的三维牙颌结构和咬合关系，这限制了对患者颌骨发育及牙齿排列的全面评估。

此外，传统分析通常集中于中切牙和第一磨牙等少数关键牙齿的位置，而忽略了其他牙齿对整体咬合的影响，不能完全反映牙列及咬合的整体变化。同时，手工描记和测量过程耗时费力，且依赖医生的经验，容易出现主观误差。这些局限性不仅降低了评价的科学性和精确性，也难以满足现代正畸治疗对个性化和精细化评估的需求。因此，传统方法需要通过数字化手段如三维多模态数据的分析及自动化技术等先进手段加以改进，以提高正畸效果评价的全面性和准确性。

在口腔正畸数字化评价中，多模态数据的配准技术是整个评价体系基础之一，通过将治疗前后的数字模型进行配准对比，可精确评估牙齿移动轨迹及治疗效果。在配准的基础上可进行治疗前后的软硬组织评价，结合面部三维扫描与AI分析，医生能够实时监控软组织变化，确保美观性与功能性兼顾。同时，正畸传感器技术及其他数字化工具的综合评估亦在临床中开展应用，通过多种数字化手段的协同使用，医生可更全面地分析治疗效果，优化后续治疗计划。

4. 1 正畸配准及治疗效果评价技术

对于正畸治疗效果的评价，近年来的研究结果表明，配准技术中基于平面的方法是最常见的3D对象叠加方法，其次是基于点集和体素的方法；体素匹配虽然精确度高，但需要更高的辐射剂量，因此在临床中使用较少。大多数研究在分析配准的准确性同时，也都指出缺少公认的金标准，以及配准精度对患者治疗效果评价有重要意义。

也有研究通过深度学习来进行跨时间多模态图像融合系统，以期达到个性化矫治与降低正畸治疗监测过程中患者所受辐射的目标。Saif等认为，儿童在生长发育过程中面部形态的变化速度较快，因此在治疗前后软硬组织的配准上较为困难，而腭皱襞作为相对稳定的组织形态，可作为评价牙齿移动的配准结构。Baldini等认为，大多数CBCT与二维头颅侧位片的测量结果差异无统计学意义，CBCT可完全替代二维头颅侧位片上测量的指标，这亦可有效避免让患者重复拍摄二维头颅侧位片。Elfouly等认为，可在CBCT中通过眶耳平面与咬合面重叠定向评估磨牙移动的效果。

4. 2 正畸效果与治疗时长的预测

Volovic等认为，大多数机器学习模型，均能够在临床可接受的范围内对预测正畸效果与治疗时长有较好表现；且认为在预测治疗时长的表现中，线性模型和随机森林这两种模型效果更佳；而拔牙决策、间关系、下切牙位置和附件等指标对预测治疗时长的影响较大。Tomášik等研究指出，在面部结构不对称的病例中，通过在数字模型上模拟手术过程，医生可更好地预测手术结果，从而提高手术的成功率；未来的面部三维扫描技术可与AI结合，通过自动化面部分析辅助医生制定美学导向的治疗方案。在正颌手术方面，Kato等指出，通过AI辅助的3D虚拟手术规划，可模拟颌骨移动，并预测软组织的变化，以便于医生为患者设计个性化的治疗方案。

4. 3 远程正畸和传感器技术

随着近年来远程医疗的发展，远程正畸和传感器技术在患者依从性监测中得到广泛应用。Wafaie等指出，远程正畸通过数字化通信工具和传感器装置，可实时监控患者的矫治器佩戴情况和口腔卫生情况，显著提升患者依从性。研究表明，使用带有微传感器的可摘矫治器能够自动记录患者的佩戴时间，通过提醒功能进一步提高患者依从性；患者在知晓自己被实时监测时，依从性会显著提升，这一现象被称为“霍桑效应”。但Wafaie 等也指出，尽管传感器技术在患者依从性监测方面展现了良好的应用潜力，但在临床实际应用中仍面临技术成本和数据隐私等问题。

5. 口腔正畸数字化的未来趋势

随着AI技术的发展，AI已逐渐在正畸治疗规划中占据重要位置。Tomášik等研究表明，AI可辅助医生进行面部分析、自动化颅面测量和预测牙齿移动路径。AI算法能够自动识别异常结构，提供多种矫治方案供医生选择，这在处理复杂病例时尤其有用。例如，在Tomášik等研究的1例严重骨性错牙合畸形病例中，应用AI系统分析了患者的三维数据，自动生成了多种治疗方案，包括各阶段牙齿移动的预测位置和可能的风险因素。这种智能分析大幅减少了医生的工作量，使治疗过程更为精确和高效。

未来AI在正畸中的作用将会继续扩大，尤其是在需要快速决策和多变量分析的情况下。在现今各行各业AI应用逐渐广泛的浪潮中，为了提高全要素生产率与增加企业、医院的内部效益，AI与医疗行业的整体产业链嵌套也逐渐加深。而人工智能与3D打印的深度融合是较好的嵌套起始点，也是时代发展趋势。

未来的口腔正畸治疗将更多依赖AI算法与3D打印技术的结合，从而为患者提供高度个性化的矫治方案。在数据采集设备的普及与数据共享交易方面，随着技术进步，采集数字化数据的设备成本将进一步降低，同时在数据隐私保护方面的法规建设逐步完善的情况下，为支撑AI开发及给予各种机器学习应用的足够数据养分，数据共享与有偿使用将成为未来的趋势。在多学科协作方面，数字化口腔正畸技术与颌面外科学、口腔修复学等学科的协同发展，将进一步提升复杂病例的综合治疗水平。

6. 结语

数字化技术在口腔正畸领域的应用潜力巨大。结合AI技术，医生可在诊断和治疗规划中获得更高效的支持，如自动化诊断和虚拟治疗效果预测等。未来开发的更加精确、低辐射成像技术，可以进一步提升CBCT在气道分析和颞下颌关节疾病诊断中的应用安全性和效果。此外，随着传感器和远程正畸技术的进步，患者依从性管理将更加高效和便捷。尽管数字化技术在口腔正畸领域展现出巨大潜力，但在实际应用中仍面临挑战。

高昂的设备成本、复杂的操作流程及数据隐私的管理等因素制约了这些技术的普及，小型口腔医疗机构在采用这些先进技术时往往面临预算和技术能力的限制。未来数字化正畸技术的发展方向包括提升设备的性价比、简化操作流程及进一步优化AI算法，更好地支持个性化诊疗。

随着AI、3D打印和虚拟现实技术的发展，口腔正畸学的数字化应用将更加深入，3D打印技术与AI技术的结合将为口腔正畸提供更加智能化、个性化的治疗方案，而混合现实和深度学习有望进一步优化手术规划和术后模拟，帮助医生实现更佳的诊断准确度和治疗效果。通过自动化的三维数据分析和3D打印，对每例患者进行高度定制化的矫治设计，并自动优化治疗路径，将显著提升诊疗效率和治疗效果。

来源：卢蓁,乔虎,亓坤,等.数字化口腔正畸的前沿研究进展[J].中国实用口腔科杂志,2025,18(02):136-141.DOI:10.19538/j.kq.2025.02.002.