摘要：牙科扫描仪作为数字化口腔诊疗的核心设备，其精度直接决定修复体、正畸矫治器及种植修复的临床适合度与远期疗效。本文基于ISO 5725精度评价体系，对近年来公开发表的关于牙科扫描仪（以口内扫描仪为主体，兼及模型扫描仪）精度的中英文文献进行系统梳理，从扫描技术原理、设备硬件与软件、操作者、患者口腔条件、环境条件及扫描策略六个维度，归纳各类精度问题的成因，并提出针对性对策。结果表明，当前牙科扫描仪在单冠及象限级扫描中的真实度与精密度已达到临床可接受水平，但全牙弓及种植全口扫描仍受拼接误差累积、软组织干扰、口腔湿润环境等因素制约。通过优化扫描路径、严格隔湿、使用辅助显影材料、定期校准设备、规范操作者培训以及引入标定辅助装置，可显著提升扫描精度。未来研究应聚焦于标准化精度评价方案、新型光学传感技术及全牙弓扫描算法的改进。
关键词：牙科扫描仪；口内扫描仪；精度；真实度；精密度；影响因素；对策
中图分类号：R783.1 文献标志码：A
Abstract: Dental scanners, particularly intraoral scanners (IOSs), serve as the core devices in digital dentistry, and their accuracy directly determines the clinical fit and long-term prognosis of prosthetic restorations, orthodontic appliances, and implant-supported prostheses. Based on the ISO 5725 accuracy evaluation system (trueness and precision), this review systematically summarizes publicly published Chinese and English literature on the accuracy of dental scanners. From six dimensions—scanning technology, hardware and software, operator factors, patient oral conditions, environmental conditions, and scanning strategies—the causes of various accuracy problems are analyzed and targeted countermeasures proposed. Current evidence indicates that the trueness and precision of dental scanners for single-tooth and quadrant-level scans have reached clinically acceptable levels; however, full-arch and complete-arch implant scans remain limited by cumulative stitching errors, soft-tissue interference, and the moist intraoral environment. Optimizing scanning paths, strict moisture control, application of scanning-aid materials, regular device calibration, standardized operator training, and the introduction of calibration auxiliary devices can significantly improve scanning accuracy. Future research should focus on standardized accuracy evaluation protocols, novel optical sensing technologies, and improved full-arch scanning algorithms.
Key words: dental scanner; intraoral scanner; accuracy; trueness; precision; influencing factors; countermeasures
0 引言
数字化印模技术是口腔医学数字化转型的重要标志。牙科扫描仪通过光学成像原理直接获取牙体、软组织及种植体扫描杆的三维形态数据，替代了传统硅橡胶印模的物理取模过程，具有患者舒适度高、操作时间短、数据可永久保存、便于远程传输等优势[1-2]。然而，扫描精度不足可导致修复体边缘不密合、咬合干扰、邻接关系异常、种植体支架被动就位不良等问题，直接影响修复的成败与远期疗效[3-5]。
📏 ISO 5725 精度评价体系：精度（accuracy）由真实度（trueness）和精密度（precision）两个独立维度构成。真实度指扫描数据与参考数据之间的接近程度，反映系统误差；精密度指多次重复扫描结果之间的一致性，反映随机误差[6-7]。临床实践中，真实度更为关键，因其直接决定修复体的适合性。
近年来，国内外学者围绕牙科扫描仪精度开展了大量研究。Aswani等[2]的综述纳入24篇研究，指出口内扫描仪精度虽具有前景但仍易受多种因素影响。Alkadi[3]将影响因素归纳为操作者、患者及设备三大类。Hardan等[8]通过荟萃分析证实扫描策略显著影响精度。Czerepak等[9]进一步将影响因素归纳为扫描策略、操作者经验、扫描仪类型与修复材料、临床/环境条件四大类。然而，现有综述多侧重因素罗列，对”成因—对策”的对应分析尚不够系统。本文旨在汇总近年公开发表的精度研究文献，系统分析各类精度问题的成因，并提出可操作的对策，为临床规范化应用提供参考。
1 精度评价体系与技术原理
1.1 精度评价指标
国际上普遍采用ISO 5725定义的真实度与精密度作为精度评价的核心指标。真实度通常以扫描数据与高精度参考模型（工业级扫描仪获取）之间的均方根误差（RMS）或平均绝对偏差表示；精密度则以同一扫描仪多次重复扫描之间的偏差表示[6]。常用评价方法包括：三维偏差色谱图分析、线性距离测量（如尖牙间宽度、磨牙间宽度）及边缘适合度评估[7]。
1.2 扫描技术原理及其精度特征
当前牙科扫描仪依据成像原理主要分为以下几类[10-11]：
（1）三角测量法（active triangulation）：通过投影结构光并采集其变形图像，依据三角几何关系重建三维形态。代表设备包括3Shape Trios系列、Medit i500/i700等。该类扫描仪扫描速度快、大范围扫描整体误差控制较好，但在陡峭斜面及深凹区域易出现数据缺失。
（2）共焦显微成像法（confocal microscopy）：利用共焦光学原理，通过逐点聚焦获得深度信息。代表设备为CEREC Omnicam/Primescan。该类扫描仪在单冠及短跨距扫描中边缘精度略优，但扫描速度较慢，对反光区域敏感。
（3）主动波阵面采样法（active wavefront sampling）：记录光通过物体后的波前变化。代表设备为iTero系列。
（4）条纹投影轮廓术（fringe projection profilometry, FPP）：通过投影条纹并分析其变形获取三维信息。Chen[12]指出，由于FPP类口内扫描仪结构微型化、结构光角度小，装配误差、光学畸变及传感器低分辨率会显著降低标定精度，从而影响整体精度。
不同技术路线的精度存在差异。多数体外研究认为，共焦成像类扫描仪在单冠及短跨距扫描中边缘精度略优，而三角测量类扫描仪在大范围扫描时整体误差控制较好[10]。近年来，混合技术扫描仪（如多波长、偏振光技术）的出现部分弥补了单一技术的局限，但其临床精度尚需更多验证[7]。
2 精度问题的成因及对策
2.1 设备相关因素
2.1.1 光学系统与传感器
（1）成因：扫描仪的光学镜头、图像传感器分辨率及光源质量直接决定原始数据质量。微型化的扫描头受限于装配误差、光学畸变和传感器分辨率，在小视场（约16 mm×18 mm）内获取的点云需经大量拼接才能形成完整牙弓，每一帧的微小误差均会累积[12]。此外，扫描头光学窗口的划痕、雾气或污染物会导致信号衰减，产生黑色空洞或像素化区域[13]。
（2）对策：①使用前检查扫描头光学窗口，按厂家说明清洁；②保持扫描头达到工作温度，避免镜头起雾；③定期更换老化或损坏的扫描头；④选用传感器分辨率高、光学质量好的设备。
2.1.2 标定与软件版本
（1）成因：扫描仪的内部参考几何（光学参数）会随使用时间逐渐偏离出厂基线，即”标定漂移”（calibration drift），主要影响真实度而非精密度[13]。软件算法（图像匹配、拼接、重建）的版本差异也会导致精度变化；过时的软件可能缺乏对新型扫描策略的优化[3]。
（2）对策：①按照厂家推荐周期进行设备校准；②保持扫描软件为最新版本；③建立设备精度定期验证制度（如使用标准模型定期检测）。
2.1.3 扫描仪型号差异
（1）成因：不同品牌和型号的扫描仪在真实度与精密度上存在显著差异。Bagheri Shirvan等[6]比较5种口内扫描仪发现，3Shape 3SHAPE 3精密度最高，Einscan SE真实度最优。Giuliodori等[14]的全牙弓体外研究显示，Medit i700和Primescan在真实度和精密度方面表现最佳。Kwon等[15]的体内研究表明，Omnicam在磨牙间及尖牙至对侧磨牙距离上的真实度误差显著大于其他扫描仪。
（2）对策：①根据临床适应证选择扫描仪：单冠修复可选精度较高的共焦类设备，全牙弓扫描宜选拼接算法成熟的三角测量类设备；②对精度要求高的复杂病例（如种植全口修复），优先选用经文献验证精度优良的型号。
2.2 操作者相关因素
2.2.1 操作者经验与技能
（1）成因：操作者经验对扫描精度的影响在不同研究中结论不一。Lin等[16]发现3种扫描仪的真实度、扫描时间和渲染时间在有经验与无经验操作者之间无显著差异，提示现代设备的算法已部分降低了经验依赖。但Czerepak等[9]指出，经验不足的操作者在复杂病例（如全牙弓、种植病例）中仍更易出现拼接失败和边缘遗漏。Thomas和Jain的前瞻性临床研究也显示经验可缩短扫描时间[9]。
（2）对策：①操作者应接受系统培训，掌握设备原理和标准扫描流程；②复杂病例由经验丰富的操作者完成或复核；③建立标准化扫描操作规程（SOP），减少操作者间差异。
2.2.2 扫描头角度与移动速度
（1）成因：扫描头与牙面角度不当（过陡或过平）、移动过快会导致图像模糊、匹配失败，产生拼接误差。过度重复扫描（overscanning）会引入冲突数据层，使网格变粗糙、咬合对齐偏移[17]。
（2）对策：①保持扫描头与牙面呈45°~60°夹角，避免垂直或过度倾斜[7]；②采用平稳、连续的移动方式，避免跳跃式采集；③控制扫描速度，”慢即稳，稳即快”；④避免不必要的重复扫描。
2.3 患者口腔相关因素
2.3.1 湿润环境（唾液、血液、龈沟液）
（1）成因：唾液、血液及龈沟液会改变牙面光学特性，导致光散射、产生高反光斑点或条纹，造成数据缺失或边缘模糊[3,7]。Chen等的研究证实，湿润条件显著损害扫描的真实度和精密度[3]。
（2）对策：①扫描前充分隔湿，使用棉卷、橡皮障或强吸；②扫描过程中如时间较长，应中途再次干燥；③出血部位应先止血，必要时使用排龈线或电凝；④避免在唾液腺导管开口区域长时间停留。
2.3.2 牙体表面反光与半透明性
（1）成因：天然牙釉质、陶瓷修复体及金属表面的高反光或半透明特性会干扰光学测量。陶瓷的半透明值对扫描精度影响显著[11]。反光表面可产生光学伪影，导致三维重建偏差。
（2）对策：①使用辅助显影材料：粉末型（二氧化钛）或液体型显影材料可降低表面半透明性，形成均匀反射层[11,18]。但粉末厚度不宜过厚（建议20~40 μm），以免改变实际形态[10]；液体型显影材料配合刷涂技术可形成更薄、更均匀的涂层，精度优于粉末喷涂[8]。②选用配备偏振滤光片或多波长技术的”无需喷粉”扫描仪[10]。③调整扫描头角度以增加漫射光。
2.3.3 牙体预备形态与边缘位置
（1）成因：羽状边缘、倒凹区、深凹形肩台及龈下边缘是扫描难点。光学扫描要求光线能到达并反射回接收器，过于陡峭的预备体轴壁及深凹内线角可形成光学阴影，导致边缘数据缺失[7]。肩台宽度不足0.5 mm时，边缘识别困难。
（2）对策：①优化牙体预备设计：肩台宽度≥0.5 mm，轴壁聚合度6°~8°，避免过陡斜面和深倒凹；②龈下边缘需行牙龈退缩处理（排龈线、排龈膏或电刀），充分暴露边缘；③边缘区域采用近距离、多角度重点扫描。
2.3.4 牙弓形态与扫描范围
（1）成因：扫描范围是影响精度的首要因素。随着扫描跨距增加，累积拼接误差显著增大（”漂移效应”）。全牙弓扫描中远中游离端区域的误差可达单冠扫描的3~5倍[7]。Fattouh等[19]证实，3、4、5单位固定桥的真实度和精密度随跨距增加而下降。无牙颌因缺乏解剖参考点，拼接难度更大。
（2）对策：①长跨度修复优先采用分段扫描策略，分段对齐后拼接；②全牙弓扫描从后部稳定区域开始，沿牙弓连续扫描；③无牙颌扫描使用辅助显影材料或人工标记物增加参考点[18]；④对精度要求极高的全口种植修复，可结合标定辅助装置（scan calibrator）校正拼接误差[20]。
2.4 环境相关因素
2.4.1 光照条件
（1）成因：口内扫描仪自带校准光源，诊室手术灯或头灯的额外照明会干扰图像采集，影响曝光和反射控制[17]。
（2）对策：扫描时调暗外部灯光，让扫描仪内部系统控制曝光和反射。
2.4.2 温度与湿度
（1）成因：温度和湿度变化影响光学测量精度。镜头与环境温差可导致起雾；高湿度环境下光学窗口易凝露[7]。
（2）对策：①保持诊室温度和湿度相对稳定；②扫描前让扫描头达到工作温度；③高湿环境下使用防雾措施。
2.5 扫描策略相关因素
2.5.1 拼接与配准误差
（1）成因：口内扫描仪将数百个小视场点云通过实时拼接形成完整模型。拼接失败可表现为局部错位（micro-stitching drift）和整体变形（macro-drift）[21]。常见原因包括：相邻帧重叠不足、软组织移动、患者运动、纹理/反射率差异导致的特征匹配失败。
（2）对策：①采用”两遍法”：先慢速概览建立参考几何，再对各象限精细扫描[13]；②确保相邻扫描区域有足够重叠（建议30%以上）；③如中途配准丢失，立即暂停，从清晰可见的标志牙重新开始该区域，而非试图跨越间隙拼接[13]；④避免在软组织移动活跃区域停留过久。
2.5.2 咬合记录误差
（1）成因：咬合扫描未在正确的牙尖交错位进行，或扫描路径在上下颌之间重叠不足，可导致数字咬合关系错误，表现为模型上咬合正确但口内咬合偏高[17]。
（2）对策：①确认患者处于真正的牙尖交错位后再行咬合扫描；②咬合扫描时确保上下颌有足够的重叠区域；③临床验证咬合关系，必要时使用传统咬合记录辅助。
3 不同临床场景的精度比较
4 精度问题的综合对策体系
基于上述成因分析，本文提出以下综合对策体系。
5 问题与展望
5.1 当前存在的问题
（1）评价标准不统一：不同研究使用的参考扫描仪、对齐算法、统计指标差异较大，导致结果难以直接比较[23]。
（2）体外研究多、体内研究少：多数精度研究在体外模型上进行，无法完全模拟口腔湿润、运动、软组织等复杂条件[2]。
（3）全牙弓及种植全口精度仍有不足：拼接误差累积问题尚未根本解决，长跨度修复仍需谨慎。
5.2 未来发展方向
（1）标准化精度评价方案：建立统一的参考模型、对齐方法和评价指标，便于跨研究比较。
（2）新型光学传感技术：多波长、偏振光、AI辅助重建等技术有望减少对喷粉的依赖并提升边缘识别能力。
（3）全牙弓扫描算法改进：通过全局优化算法、视觉惯性里程计（VIO）等技术减少拼接漂移。
（4）辅助标定装置：开发操作简便的标定辅助装置，用于全牙弓和种植病例的精度校正[20]。
（5）体内精度研究：开展更多临床体内研究，验证体外结论的临床适用性。
6 结论
牙科扫描仪在单冠及象限级扫描中的精度已达到临床可接受水平，但全牙弓及种植全口扫描仍受多种因素制约。精度问题的成因可归纳为设备、操作者、患者、环境和策略五大类，每一类均有对应的可操作对策。通过设备选型与维护、操作者规范培训、严格口腔隔湿与表面处理、合理牙体预备、优化扫描策略以及使用辅助显影和标定装置，可显著提升扫描精度。未来应致力于建立标准化精度评价体系，发展新型光学传感与拼接算法，以进一步拓展牙科扫描仪的临床应用范围。
参考文献
[1] Mangano F, Gandolfi A, Luongo G, et al. Intraoral scanners in dentistry: a review of the current literature[J]. BMC Oral Health, 2017, 17: 149.
[2] Aswani K, Wankhade S, Khalikar A, et al. Accuracy of an intraoral digital impression: A review[J]. J Indian Prosthodont Soc, 2020, 20(1): 27-37.
[3] Alkadi L. A comprehensive review of factors that influence the accuracy of intraoral scanners[J]. Diagnostics, 2023, 13(21): 3291.
[4] Singh R, Mistry G, Kini A, et al. Accuracy and clinical performance of intraoral scanners compared to conventional and extraoral impressions: An umbrella review[J]. Cureus, 2025.
[5] Shah N, Thakur M, Gill S, et al. Validation of digital impressions’ accuracy obtained using intraoral and extraoral scanners: A systematic review[J]. J Clin Med, 2023, 12(18): 5833.
[6] Bagheri Shirvan S, Rajati Haghi H, Peighon A, et al. Comparison of the accuracy of five intraoral scanners[J]. Avicenna J Dent Res, 2026, 18(1): 52-56.
[7] 王洁, 孙莹. 口内扫描仪临床精度及影响因素的研究进展[J]. 中国期刊, 2026.
[8] Hardan L, Bourgi R, Lukomska-Szymanska M, et al. Effect of scanning strategies on the accuracy of digital intraoral scanners: a meta-analysis of in vitro studies[J]. J Adv Prosthodont, 2023, 15(6): 315-332.
[9] Czerepak G, Jędras A, Bednarz K, et al. Optimizing digital impressions: A review of factors affecting intraoral scanner accuracy[J]. Diagnostics, 2026, 16(16): 2625.
[10] Richert R, Goujat A, Venet L, et al. Intraoral scanner technologies: A review to make a successful impression[J]. J Healthc Eng, 2017, 2017: 8427595.
[11] 黄珂, 李潇. 不同辅助扫描装置对数字化扫描精度影响的研究进展[J]. 口腔医学研究, 2026, 42(7): 560-563.
[12] Chen S. Calibration of intraoral 3-D measurement system with using consummated model combined with highly accurate data pairs[J]. IEEE Trans Instrum Meas, 2023, 72: 4507813.
[13] Radzhabov M. Intraoral scanner quirks: Five failure modes every assistant should know[EB/OL]. (2026-05-20)[2026-09-10]. https://ortodontmark.com/blogs/consultation/intraoral-scanner-quirks-five-failure-modes.
[14] Giuliodori G, Rappelli G, Aquilanti L. Intraoral scans of full dental arches: An in vitro measurement study of the accuracy of different intraoral scanners[J]. Int J Environ Res Public Health, 2023, 20(6): 4776.
[15] Kwon M, Cho Y, Kim D W, et al. Full-arch accuracy of five intraoral scanners: In vivo analysis of trueness and precision[J]. Korean J Orthod, 2021, 51(2): 95-104.
[16] Lin W C, Lee C C, Lee S Y, et al. Influence of operator experience on the complete-arch accuracy and time-based efficiency of three intraoral scanners[J]. J Dent Sci, 2024, 20(1): 620-625.
[17] Avant Dental. Mastering intraoral scanning: How to avoid common errors[EB/OL]. (2025-11-06)[2026-09-10]. https://avantdental.com.au/news/intraoral-scanning-made-simple-tips-and-tricks/.
[18] Jamjoom F Z, Aldghim A, Aldibasi O, et al. In vitro evaluation of the impact of intraoral scanner, scanning aids, and the scanned arch on the scan accuracy of edentulous arches[J]. J Prosthodont, 2026, 35(4): 528-536.
[19] Fattouh M, Kenawi L M M, Fattouh H. Effect of posterior span length on the trueness and precision of 3 intraoral digital scanners: A comparative 3-dimensional in vitro study[J]. Imaging Sci Dent, 2021, 51(4): 399-406.
[20] Yang S, Zhang C, Bao Y, et al. Accuracy (trueness and precision) of the calibrated intraoral scan protocol: An in vitro comparison of three scan calibrator designs in an edentulous implant model[J]. Clin Oral Implants Res, 2026, 37(6): 747-759.
[21] Associated Dental Laboratory. Scan stitching errors: How to spot them before you hit “Send”[EB/OL]. [2026-09-10]. https://associateddl.com/scan-stitching-errors-how-to-spot-them-before-you-hit-send/.
[22] Bhatia N, Pandian S M. Evaluation of the accuracy of full-arch impressions between three different intraoral scanners and conventional impressions: A prospective in vivo study[J]. J Dent Res Dent Clin Dent Prospects, 2024, 18(1): 77-84.
[23] Sindhu S, Maiti S, Nallaswamy D. Factors affecting the accuracy of intraoral scanners—a systematic review[J]. Ann Dent Spec, 2023.
