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副作為研究對象，根據(jù)ABO-OGS 評分系統(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、咬合接觸方面評分及ABO-OGS 總分均比石膏模型高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；3D 打印模型牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面評分差值及ABO-OGS 總分差值均比石膏模型低，差異有統(tǒng)計學(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)重程度呈增長的趨勢[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，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)對象，納入標(biāo)準(zhǔn)：①石膏模型均完整、無缺損、清晰；②無乳牙滯留；③無牙冠修復(fù)體；④無牙列缺損。

1.2 方 法首先采用三維激光掃描儀（型號：Activity 880；生產(chǎn)企業(yè)：德國Smartoptics公司）對石膏模型進(jìn)行系統(tǒng)掃描來獲取數(shù)據(jù)，通過軟件進(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)行測量；對石膏模型進(jìn)行修整后，采用標(biāo)準(zhǔn)尺對石膏模型進(jìn)行直接測量。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。

兩組模型的測量評分均由同一位熟悉美國正畸學(xué)會客觀評分系統(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)字模型測量，測量結(jié)束2周后進(jìn)行傳統(tǒng)石膏模型測量；再過2周進(jìn)行循環(huán)測量第2次。

1.3 評價方法

采用ABO-OGS中的7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對測量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行評分（第8項(xiàng)屬于X線測量項(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，則該牙不計分；若在0.5～1mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于1mm，則計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，測量參考平面與后牙中央溝對應(yīng)的鄰面邊緣嵴的距離；若該距離小于0.5mm，則該牙不計分；若在0.5～1mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于1mm，則計2分。③頰舌向傾斜：參考平面與②同，測量后牙的頰舌尖到該平面的距離，并計算差值；若差值小于1mm，則該牙不計分；若在1～2mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于2mm，則計2分。④咬合接觸：若咬合接觸距離小于0.2mm，則該牙尖不計分；若在0.2～1mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于1mm，則計2分。⑤咬合關(guān)系：測量前磨牙頰尖、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，則該牙尖不計分；若在0.2～1mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于1mm，則計2分。⑥覆蓋：測量下后牙頰尖與下頜弓形的距離；若距離為0mm，則該牙不計分；若在0～1mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于1mm，則計2分。⑦鄰接關(guān)系：測量相鄰牙齒間的水平距離；若該距離小于0.5mm，則該牙不計分；若在0.5～1mm范圍內(nèi)，則計1分；若大于1mm，則計2分。

1.4 統(tǒng)計學(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SPSS 17.0軟件包處理分析，由于ABOOGS評分結(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 兩種模型測量評分均值比較

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

表1 兩種模型測量評分均值比較（分，n=40）

2.2 兩種模型測量評分差值比較

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

表2 兩種模型測量評分差值比較（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)過多年來的不斷探索、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“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)面說明3D打印技術(shù)具有較高的準(zhǔn)確度，不會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、咬合接觸方面評分及ABO-OGS總分均比石膏模型高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。在牙齒排列的測量方面，石膏模型對于牙齒偏離的測量具有一定的難度，且對牙弓的整體情況難以測量，而3D打印模型能夠準(zhǔn)確測量牙齒排列情況，加上采用弓形輔助，更能反映牙弓的對稱性；在前后牙的覆蓋及咬合接觸的測量方面，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的影響，難以測量距離的缺點(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，針對性地對兩種方法可重復(fù)性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，3D打印模型牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面評分差值及ABO-OGS總分差值均比石膏模型低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；這表明，3D打印模型數(shù)據(jù)測量的精確性比傳統(tǒng)石膏模型高。在牙齒排列測量方面，石膏模型具有一定難度，尤其是對于測量起止點(diǎn)的定位，若患者相鄰牙的接觸點(diǎn)同時偏離正常位置，則距離更加難以測量，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，并測量偏離的距離；在咬合接觸的測量方面，石膏模型受到牙尖交錯及測量者視覺局限，難以獲得精確的測量結(jié)果，而3D打印模型通過咬合地圖進(jìn)行測量，具有更好的重復(fù)性；在頰舌向傾斜的測量方面，石膏模型的參考平面容易被觀測角度所影響，數(shù)值可能出現(xiàn)較大的變化，而3D打印模型通過以通過點(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3D打印模型準(zhǔn)確性的研究是通過以石膏模型為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較得到的，該研究檢測項(xiàng)目多以牙弓長度、寬度等較為簡單的測量為主，作為證據(jù)的可信度并不十分理想[8]； ABO客觀評分系統(tǒng)的測量項(xiàng)目較為全面，其中部分項(xiàng)目在石膏模型上進(jìn)行直接測量相對困難，存在一定的誤差，這可能也是石膏模型ABO-OGS評分均值比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)用價值。

[1] 王玉麗,章文博,彭歆,等.口腔頜面外科住院病例50年疾病構(gòu)成變遷的初步分析[J].中華口腔醫(yī)學(xué)雜志,2013,48(z1):133-135.

[2] 關(guān)虹.288例口腔種植修復(fù)牙列缺損的美學(xué)觀察和療效分析[J].中國醫(yī)藥指南,2012,10(10):110-111.

[3] 孫成,于金華.3D 打印技術(shù)在口腔臨床的應(yīng)用[J].口腔生物醫(yī)學(xué),2014,5(1):49-52.

[4] 宋廣瀛,姜若萍,張曉蕓,等.正畸療效主、客觀評價方法的有效性[J].北京大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版）,2015,57(1):90-97

[5] 丁斌.數(shù)字化快速成型技術(shù)在制作口腔修復(fù)體矯正口腔中的應(yīng)用[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè),2016,13(29):101-103.

[6] 胡洪成,盧松鶴.3D打印技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀和趨勢[J].中國醫(yī)療器械信息,2017,23(3):6-10,21.

[7] 王洪一,梁久龍,劉曉燕,等.3D打印技術(shù)在正頜外科手術(shù)中的應(yīng)用[J].解放軍醫(yī)藥雜志,2015,22(11):13-16.

[8] 蘇庭舒,孫健,陳麗萍,等.口內(nèi)數(shù)字化印模掃描重復(fù)性的研究[J].口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志,2014,15(5):291-296.

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。