3D打印模型與石膏模型的精確性比較

吳 楨（蘇州市吳中人民醫(yī)院口腔科，江蘇 蘇州 215128）

3D打印模型與石膏模型的精確性比較

吳 楨
（蘇州市吳中人民醫(yī)院口腔科，江蘇 蘇州 215128）

目的探討口腔3D 打印模型與石膏模型的精確性。方法選擇我院收治的行口腔正畸治療后的石膏模型40副作為研究對(duì)象，根據(jù)ABO-OGS 評(píng)分系統(tǒng)分析比較3D 打印模型與石膏模型的精確性。結(jié)果3D 打印模型牙齒排列、覆蓋、咬合接觸方面評(píng)分及ABO-OGS 總分均比石膏模型高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；3D 打印模型牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面評(píng)分差值及ABO-OGS 總分差值均比石膏模型低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論與石膏模型相比，3D打印模型在牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面測(cè)量數(shù)值的精確度明顯較高，且具有較高的可重復(fù)性。

口腔；3D 打印模型；石膏模型；精確性比較

口腔疾病是影響人們身體健康與日常生活的常見病、多發(fā)病，據(jù)調(diào)查資料顯示，我國(guó)人民口腔健康狀況普遍較差，口腔疾病種類及嚴(yán)重程度呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)[1]。因此，口腔修復(fù)術(shù)成為常見的手術(shù)。口腔修復(fù)術(shù)對(duì)準(zhǔn)確性的要求較高，若術(shù)中操作不當(dāng)或制備模型不合適，會(huì)導(dǎo)致患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率升高[2]。因此手術(shù)前準(zhǔn)備合適的模型十分重要，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新、深入，數(shù)字化已成為各領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，應(yīng)用廣泛，在口腔修復(fù)領(lǐng)域也逐漸投入使用[3]，3D打印模型也在正畸領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本次研究分析比較了3D打印制作的模型與傳統(tǒng)石膏模型精確性的差別，報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 材 料

選擇我院收治的患者行口腔正畸治療后的石膏模型40副作為制作模型的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，納入標(biāo)準(zhǔn)：①石膏模型均完整、無(wú)缺損、清晰；②無(wú)乳牙滯留；③無(wú)牙冠修復(fù)體；④無(wú)牙列缺損。

1.2 方 法首先采用三維激光掃描儀（型號(hào)：Activity 880；生產(chǎn)企業(yè)：德國(guó)Smartoptics公司）對(duì)石膏模型進(jìn)行系統(tǒng)掃描來(lái)獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件進(jìn)行三維實(shí)體重建，錄入數(shù)字化模型，重現(xiàn)口腔組織及牙齒排列情況，并進(jìn)行測(cè)量；對(duì)石膏模型進(jìn)行修整后，采用標(biāo)準(zhǔn)尺對(duì)石膏模型進(jìn)行直接測(cè)量。相關(guān)數(shù)據(jù)包括牙齒排列、覆蓋、咬合關(guān)系、咬合接觸、頰舌向傾斜、邊緣嵴等。

兩組模型的測(cè)量評(píng)分均由同一位熟悉美國(guó)正畸學(xué)會(huì)客觀評(píng)分系統(tǒng)（ABO-OGS）的口腔醫(yī)師完成，具體方式為：首先進(jìn)行三維數(shù)字模型測(cè)量，測(cè)量結(jié)束2周后進(jìn)行傳統(tǒng)石膏模型測(cè)量；再過(guò)2周進(jìn)行循環(huán)測(cè)量第2次。

1.3 評(píng)價(jià)方法

采用ABO-OGS中的7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)分（第8項(xiàng)屬于X線測(cè)量項(xiàng)目，故予以剔除）[4]，比較兩種方法精確性的差異。項(xiàng)目包括：①牙齒排列：測(cè)量牙齒與正常弓形的水平距離；若該距離小于0.5mm，則該牙不計(jì)分；若在0.5～1mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于1mm，則計(jì)2分。②邊緣嵴：上（下）頜以上（下）中切牙近中切角與雙側(cè)第一（二）磨牙近中頰尖構(gòu)成的平面為參考，測(cè)量參考平面與后牙中央溝對(duì)應(yīng)的鄰面邊緣嵴的距離；若該距離小于0.5mm，則該牙不計(jì)分；若在0.5～1mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于1mm，則計(jì)2分。③頰舌向傾斜：參考平面與②同，測(cè)量后牙的頰舌尖到該平面的距離，并計(jì)算差值；若差值小于1mm，則該牙不計(jì)分；若在1～2mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于2mm，則計(jì)2分。④咬合接觸：若咬合接觸距離小于0.2mm，則該牙尖不計(jì)分；若在0.2～1mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于1mm，則計(jì)2分。⑤咬合關(guān)系：測(cè)量前磨牙頰尖、上頜尖牙牙尖和磨牙近中頰尖到后牙間鄰接處、下頜尖牙與后牙鄰接處及下頜磨牙的頰溝的距離；若距離小于0.2mm，則該牙尖不計(jì)分；若在0.2～1mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于1mm，則計(jì)2分。⑥覆蓋：測(cè)量下后牙頰尖與下頜弓形的距離；若距離為0mm，則該牙不計(jì)分；若在0～1mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于1mm，則計(jì)2分。⑦鄰接關(guān)系：測(cè)量相鄰牙齒間的水平距離；若該距離小于0.5mm，則該牙不計(jì)分；若在0.5～1mm范圍內(nèi)，則計(jì)1分；若大于1mm，則計(jì)2分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本次研究所有數(shù)據(jù)資料均用Excel軟件編輯處理，通過(guò)SPSS 17.0軟件包處理分析，由于ABOOGS評(píng)分結(jié)果為離散型隨機(jī)變量且不服從正態(tài)分布，故采用Wilcoxon法進(jìn)行分析比較，檢驗(yàn)水準(zhǔn)雙側(cè)α＝0.05。

2 結(jié) 果

2.1 兩種模型測(cè)量評(píng)分均值比較

3D打印模型牙齒排列、覆蓋、咬合接觸方面評(píng)分及ABO-OGS總分均比石膏模型高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。見表1。

表1 兩種模型測(cè)量評(píng)分均值比較（分，n=40）

2.2 兩種模型測(cè)量評(píng)分差值比較

3D打印模型牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面評(píng)分差值及ABO-OGS總分差值均比石膏模型低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。見表1。

表2 兩種模型測(cè)量評(píng)分差值比較（分，n=40）

3 討 論

3D打印技術(shù)是利用掃描形成的3D打印模型，根據(jù)“分層制造，逐層疊加”的原理打印制造實(shí)體的的一種快速成型技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，該技術(shù)首次應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域是上世紀(jì)90年代，通過(guò)CT掃描獲得的數(shù)據(jù)復(fù)制出了人體顱骨解剖模型，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的不斷探索、發(fā)展，在骨科、神經(jīng)外科、口腔等領(lǐng)域都已獲得應(yīng)用[5-6]。傳統(tǒng)石膏模型技術(shù)在制作過(guò)程中不斷切削修整，不僅浪費(fèi)材料，遇到精細(xì)部位還可能出現(xiàn)失誤而導(dǎo)致修復(fù)體精確度下降；3D打印技術(shù)以三維模型為指導(dǎo)，通過(guò)“加法”直接成型，方便快捷。王洪一等人研究發(fā)現(xiàn)，在正頜外科手術(shù)中應(yīng)用3D打印技術(shù)擁有良好的臨床治療效果，且未發(fā)生感染、血腫、張口困難等并發(fā)癥，側(cè)面說(shuō)明3D打印技術(shù)具有較高的準(zhǔn)確度，不會(huì)由于模型不合適而發(fā)生術(shù)后并發(fā)癥[7]。

在本次研究中，3D打印模型牙齒排列、覆蓋、咬合接觸方面評(píng)分及ABO-OGS總分均比石膏模型高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。在牙齒排列的測(cè)量方面，石膏模型對(duì)于牙齒偏離的測(cè)量具有一定的難度，且對(duì)牙弓的整體情況難以測(cè)量，而3D打印模型能夠準(zhǔn)確測(cè)量牙齒排列情況，加上采用弓形輔助，更能反映牙弓的對(duì)稱性；在前后牙的覆蓋及咬合接觸的測(cè)量方面，3D打印模型采用弓形的輔助及咬合地圖，克服了傳統(tǒng)石膏模型由于牙尖交錯(cuò)的影響，難以測(cè)量距離的缺點(diǎn)；上述三方面的加分點(diǎn)直接導(dǎo)致3D打印模型的ABO-OGS總分明顯高于石膏模型。

3D打印模型及傳統(tǒng)石膏模型在實(shí)際應(yīng)用中均具有良好的重復(fù)性；但是，針對(duì)性地對(duì)兩種方法可重復(fù)性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，3D打印模型牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面評(píng)分差值及ABO-OGS總分差值均比石膏模型低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；這表明，3D打印模型數(shù)據(jù)測(cè)量的精確性比傳統(tǒng)石膏模型高。在牙齒排列測(cè)量方面，石膏模型具有一定難度，尤其是對(duì)于測(cè)量起止點(diǎn)的定位，若患者相鄰牙的接觸點(diǎn)同時(shí)偏離正常位置，則距離更加難以測(cè)量，而3D打印模型借助弓形輔助，能直觀發(fā)現(xiàn)排列異常的牙齒，并測(cè)量偏離的距離；在咬合接觸的測(cè)量方面，石膏模型受到牙尖交錯(cuò)及測(cè)量者視覺局限，難以獲得精確的測(cè)量結(jié)果，而3D打印模型通過(guò)咬合地圖進(jìn)行測(cè)量，具有更好的重復(fù)性；在頰舌向傾斜的測(cè)量方面，石膏模型的參考平面容易被觀測(cè)角度所影響，數(shù)值可能出現(xiàn)較大的變化，而3D打印模型通過(guò)以通過(guò)點(diǎn)面距離的變化精確定位，因而數(shù)值變化較小。上述三方面是3D打印模型評(píng)分ABO-OGS總分差值小于石膏模型的主要原因。

目前，許多學(xué)者對(duì)3D打印模型準(zhǔn)確性的研究是通過(guò)以石膏模型為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較得到的，該研究檢測(cè)項(xiàng)目多以牙弓長(zhǎng)度、寬度等較為簡(jiǎn)單的測(cè)量為主，作為證據(jù)的可信度并不十分理想[8]； ABO客觀評(píng)分系統(tǒng)的測(cè)量項(xiàng)目較為全面，其中部分項(xiàng)目在石膏模型上進(jìn)行直接測(cè)量相對(duì)困難，存在一定的誤差，這可能也是石膏模型ABO-OGS評(píng)分均值比3D打印模型低，差值比3D打印模型高的原因。

綜上所述，與石膏模型相比，3D打印模型在牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面測(cè)量數(shù)值的精確度明顯較高，且具有較高的可重復(fù)性，加上數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，借助其他軟件進(jìn)行分析及模型制作也十分方便，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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Comparison of accuracy between 3D print model and plaster model

WU Zhen
(Department of Stomatology, Suzhou Wuzhong people's Hospital, Jiangsu Province ，215128，China)

Objective To investigate the accuracy of oral 3D printing model and plaster model.Methods 40 cases of plaster model after orthodontic treatment in our hospital were selected as the research objects, and the accuracy of 3D printing model and plaster model was analyzed and compared according to ABO-OGS scoring system.Results 3D printing model of tooth arrangement, coverage, occlusal contact score and ABO-OGS score were higher than gypsum model, the difference were statistically signifcant (P<0.05); 3D printing model teeth alignment, occlusal contact, buccolingual inclination to score difference and ABO-OGS score difference were low than the plaster mold type,the difference were statistically significant (P<0.05).Conclusion Compared with the plaster model, the accuracy of the 3D model in the alignment of teeth, occlusal contact and the inclination of the buccal tongue is signifcantly higher, and the repeatability is higher.

Oral cavity；3D printing model；Plaster model；Precision comparison

10.19593/j.issn.2095-0721.2017.07.025

吳楨（1977—），男，本科，主治醫(yī)師，主要從事口腔內(nèi)科、口腔修復(fù)方面的研究。