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ABO-OGS 評分系統分析比較3D 打印模型與石膏模型的精確性。結果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，差異有統計學意義（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，差異有統計學意義（P<0.05）。結論與石膏模型相比，3D打印模型在牙齒排列、咬合接觸、頰舌向傾斜方面測量數值的精確度明顯較高，且具有較高的可重復性。

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、多發病，據調查資料顯示，我國人民口腔健康狀況普遍較差，口腔疾病種類及嚴重程度呈增長的趨勢[1]。因此，口腔修復術成為常見的手術。口腔修復術對準確性的要求較高，若術中操作不當或制備模型不合適，會導致患者術后并發癥發生率升高[2]。因此手術前準備合適的模型十分重要，隨著科學技術的不斷創新、深入，數字化已成為各領域發展的必然趨勢，3D打印技術是一種快速成型技術，應用廣泛，在口腔修復領域也逐漸投入使用[3]，3D打印模型也在正畸領域得到了廣泛的應用。本次研究分析比較了3D打印制作的模型與傳統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驗對象，納入標準：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；生產企業：德國Smartoptics公司）對石膏模型進行系統掃描來獲取數據，通過軟件進行三維實體重建，錄入數字化模型，重現口腔組織及牙齒排列情況，并進行測量；對石膏模型進行修整后，采用標準尺對石膏模型進行直接測量。相關數據包括牙齒排列、覆蓋、咬合關系、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會客觀評分系統（ABO-OGS）的口腔醫師完成，具體方式為：首先進行三維數字模型測量，測量結束2周后進行傳統石膏模型測量；再過2周進行循環測量第2次。

1.3 評價方法

采用ABO-OGS中的7項標準對測量結果數據進行評分（第8項屬于X線測量項目，故予以剔除）[4]，比較兩種方法精確性的差異。項目包括：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，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第一（二）磨牙近中頰尖構成的平面為參考，測量參考平面與后牙中央溝對應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，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，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，則計1分；若大于1mm，則計2分。⑤咬合關系：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，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，則計1分；若大于1mm，則計2分。⑦鄰接關系：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，則計1分；若大于1mm，則計2分。

1.4 統計學方法

本次研究所有數據資料均用Excel軟件編輯處理，通過SPSS 17.0軟件包處理分析，由于ABOOGS評分結果為離散型隨機變量且不服從正態分布，故采用Wilcoxon法進行分析比較，檢驗水準雙側α＝0.05。

2 結 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，差異有統計學意義（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，差異有統計學意義（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打印技術是利用掃描形成的3D打印模型，根據“分層制造，逐層疊加”的原理打印制造實體的的一種快速成型技術，廣泛應用于各領域，該技術首次應用于醫療領域是上世紀90年代，通過CT掃描獲得的數據復制出了人體顱骨解剖模型，經過多年來的不斷探索、發展，在骨科、神經外科、口腔等領域都已獲得應用[5-6]。傳統石膏模型技術在制作過程中不斷切削修整，不僅浪費材料，遇到精細部位還可能出現失誤而導致修復體精確度下降；3D打印技術以三維模型為指導，通過“加法”直接成型，方便快捷。王洪一等人研究發現，在正頜外科手術中應用3D打印技術擁有良好的臨床治療效果，且未發生感染、血腫、張口困難等并發癥，側面說明3D打印技術具有較高的準確度，不會由于模型不合適而發生術后并發癥[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，差異有統計學意義（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，克服了傳統石膏模型由于牙尖交錯的影響，難以測量距離的缺點；上述三方面的加分點直接導致3D打印模型的ABO-OGS總分明顯高于石膏模型。

3D打印模型及傳統石膏模型在實際應用中均具有良好的重復性；但是，針對性地對兩種方法可重復性進行比較發現，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，差異有統計學意義（P＜0.05）；這表明，3D打印模型數據測量的精確性比傳統石膏模型高。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的定位，若患者相鄰牙的接觸點同時偏離正常位置，則距離更加難以測量，而3D打印模型借助弓形輔助，能直觀發現排列異常的牙齒，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果，而3D打印模型通過咬合地圖進行測量，具有更好的重復性；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，數值可能出現較大的變化，而3D打印模型通過以通過點面距離的變化精確定位，因而數值變化較小。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，許多學者對3D打印模型準確性的研究是通過以石膏模型為金標準進行比較得到的，該研究檢測項目多以牙弓長度、寬度等較為簡單的測量為主，作為證據的可信度并不十分理想[8]； ABO客觀評分系統的測量項目較為全面，其中部分項目在石膏模型上進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值的精確度明顯較高，且具有較高的可重復性，加上數字化產業的快速發展，借助其他軟件進行分析及模型制作也十分方便，具有較高的應用價值。

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

[2] 關虹.288例口腔種植修復牙列缺損的美學觀察和療效分析[J].中國醫藥指南,2012,10(10):110-111.

[3] 孫成,于金華.3D 打印技術在口腔臨床的應用[J].口腔生物醫學,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].北京大學學報（醫學版）,2015,57(1):90-97

[5] 丁斌.數字化快速成型技術在制作口腔修復體矯正口腔中的應用[J].中國衛生產業,2016,13(29):101-103.

[6] 胡洪成,盧松鶴.3D打印技術在口腔醫學應用的國內外現狀和趨勢[J].中國醫療器械信息,2017,23(3):6-10,21.

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

[8] 蘇庭舒,孫健,陳麗萍,等.口內數字化印模掃描重復性的研究[J].口腔頜面修復學雜志,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，主治醫師，主要從事口腔內科、口腔修復方面的研究。