3D打印模型与石膏模型的精确性比较

吴 桢（苏州市吴中人民医院口腔科，江苏 苏州 215128）

3D打印模型与石膏模型的精确性比较

吴 桢
（苏州市吴中人民医院口腔科，江苏 苏州 215128）

目的探讨口腔3D 打印模型与石膏模型的精确性。方法选择我院收治的行口腔正畸治疗后的石膏模型40副作为研究对象，根据ABO-OGS 评分系统分析比较3D 打印模型与石膏模型的精确性。结果3D 打印模型牙齿排列、覆盖、咬合接触方面评分及ABO-OGS 总分均比石膏模型高，差异有统计学意义（P<0.05）；3D 打印模型牙齿排列、咬合接触、颊舌向倾斜方面评分差值及ABO-OGS 总分差值均比石膏模型低，差异有统计学意义（P<0.05）。结论与石膏模型相比，3D打印模型在牙齿排列、咬合接触、颊舌向倾斜方面测量数值的精确度明显较高，且具有较高的可重复性。

口腔；3D 打印模型；石膏模型；精确性比较

口腔疾病是影响人们身体健康与日常生活的常见病、多发病，据调查资料显示，我国人民口腔健康状况普遍较差，口腔疾病种类及严重程度呈增长的趋势[1]。因此，口腔修复术成为常见的手术。口腔修复术对准确性的要求较高，若术中操作不当或制备模型不合适，会导致患者术后并发症发生率升高[2]。因此手术前准备合适的模型十分重要，随着科学技术的不断创新、深入，数字化已成为各领域发展的必然趋势，3D打印技术是一种快速成型技术，应用广泛，在口腔修复领域也逐渐投入使用[3]，3D打印模型也在正畸领域得到了广泛的应用。本次研究分析比较了3D打印制作的模型与传统石膏模型精确性的差别，报告如下。

1 材料与方法

1.1 材 料

选择我院收治的患者行口腔正畸治疗后的石膏模型40副作为制作模型的实验对象，纳入标准：①石膏模型均完整、无缺损、清晰；②无乳牙滞留；③无牙冠修复体；④无牙列缺损。

1.2 方 法首先采用三维激光扫描仪（型号：Activity 880；生产企业：德国Smartoptics公司）对石膏模型进行系统扫描来获取数据，通过软件进行三维实体重建，录入数字化模型，重现口腔组织及牙齿排列情况，并进行测量；对石膏模型进行修整后，采用标准尺对石膏模型进行直接测量。相关数据包括牙齿排列、覆盖、咬合关系、咬合接触、颊舌向倾斜、边缘嵴等。

两组模型的测量评分均由同一位熟悉美国正畸学会客观评分系统（ABO-OGS）的口腔医师完成，具体方式为：首先进行三维数字模型测量，测量结束2周后进行传统石膏模型测量；再过2周进行循环测量第2次。

1.3 评价方法

采用ABO-OGS中的7项标准对测量结果数据进行评分（第8项属于X线测量项目，故予以剔除）[4]，比较两种方法精确性的差异。项目包括：①牙齿排列：测量牙齿与正常弓形的水平距离；若该距离小于0.5mm，则该牙不计分；若在0.5～1mm范围内，则计1分；若大于1mm，则计2分。②边缘嵴：上（下）颌以上（下）中切牙近中切角与双侧第一（二）磨牙近中颊尖构成的平面为参考，测量参考平面与后牙中央沟对应的邻面边缘嵴的距离；若该距离小于0.5mm，则该牙不计分；若在0.5～1mm范围内，则计1分；若大于1mm，则计2分。③颊舌向倾斜：参考平面与②同，测量后牙的颊舌尖到该平面的距离，并计算差值；若差值小于1mm，则该牙不计分；若在1～2mm范围内，则计1分；若大于2mm，则计2分。④咬合接触：若咬合接触距离小于0.2mm，则该牙尖不计分；若在0.2～1mm范围内，则计1分；若大于1mm，则计2分。⑤咬合关系：测量前磨牙颊尖、上颌尖牙牙尖和磨牙近中颊尖到后牙间邻接处、下颌尖牙与后牙邻接处及下颌磨牙的颊沟的距离；若距离小于0.2mm，则该牙尖不计分；若在0.2～1mm范围内，则计1分；若大于1mm，则计2分。⑥覆盖：测量下后牙颊尖与下颌弓形的距离；若距离为0mm，则该牙不计分；若在0～1mm范围内，则计1分；若大于1mm，则计2分。⑦邻接关系：测量相邻牙齿间的水平距离；若该距离小于0.5mm，则该牙不计分；若在0.5～1mm范围内，则计1分；若大于1mm，则计2分。

1.4 统计学方法

本次研究所有数据资料均用Excel软件编辑处理，通过SPSS 17.0软件包处理分析，由于ABOOGS评分结果为离散型随机变量且不服从正态分布，故采用Wilcoxon法进行分析比较，检验水准双侧α＝0.05。

2 结 果

2.1 两种模型测量评分均值比较

3D打印模型牙齿排列、覆盖、咬合接触方面评分及ABO-OGS总分均比石膏模型高，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表1。

表1 两种模型测量评分均值比较（分，n=40）

2.2 两种模型测量评分差值比较

3D打印模型牙齿排列、咬合接触、颊舌向倾斜方面评分差值及ABO-OGS总分差值均比石膏模型低，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表1。

表2 两种模型测量评分差值比较（分，n=40）

3 讨 论

3D打印技术是利用扫描形成的3D打印模型，根据“分层制造，逐层叠加”的原理打印制造实体的的一种快速成型技术，广泛应用于各领域，该技术首次应用于医疗领域是上世纪90年代，通过CT扫描获得的数据复制出了人体颅骨解剖模型，经过多年来的不断探索、发展，在骨科、神经外科、口腔等领域都已获得应用[5-6]。传统石膏模型技术在制作过程中不断切削修整，不仅浪费材料，遇到精细部位还可能出现失误而导致修复体精确度下降；3D打印技术以三维模型为指导，通过“加法”直接成型，方便快捷。王洪一等人研究发现，在正颌外科手术中应用3D打印技术拥有良好的临床治疗效果，且未发生感染、血肿、张口困难等并发症，侧面说明3D打印技术具有较高的准确度，不会由于模型不合适而发生术后并发症[7]。

在本次研究中，3D打印模型牙齿排列、覆盖、咬合接触方面评分及ABO-OGS总分均比石膏模型高，差异有统计学意义（P＜0.05）。在牙齿排列的测量方面，石膏模型对于牙齿偏离的测量具有一定的难度，且对牙弓的整体情况难以测量，而3D打印模型能够准确测量牙齿排列情况，加上采用弓形辅助，更能反映牙弓的对称性；在前后牙的覆盖及咬合接触的测量方面，3D打印模型采用弓形的辅助及咬合地图，克服了传统石膏模型由于牙尖交错的影响，难以测量距离的缺点；上述三方面的加分点直接导致3D打印模型的ABO-OGS总分明显高于石膏模型。

3D打印模型及传统石膏模型在实际应用中均具有良好的重复性；但是，针对性地对两种方法可重复性进行比较发现，3D打印模型牙齿排列、咬合接触、颊舌向倾斜方面评分差值及ABO-OGS总分差值均比石膏模型低，差异有统计学意义（P＜0.05）；这表明，3D打印模型数据测量的精确性比传统石膏模型高。在牙齿排列测量方面，石膏模型具有一定难度，尤其是对于测量起止点的定位，若患者相邻牙的接触点同时偏离正常位置，则距离更加难以测量，而3D打印模型借助弓形辅助，能直观发现排列异常的牙齿，并测量偏离的距离；在咬合接触的测量方面，石膏模型受到牙尖交错及测量者视觉局限，难以获得精确的测量结果，而3D打印模型通过咬合地图进行测量，具有更好的重复性；在颊舌向倾斜的测量方面，石膏模型的参考平面容易被观测角度所影响，数值可能出现较大的变化，而3D打印模型通过以通过点面距离的变化精确定位，因而数值变化较小。上述三方面是3D打印模型评分ABO-OGS总分差值小于石膏模型的主要原因。

目前，许多学者对3D打印模型准确性的研究是通过以石膏模型为金标准进行比较得到的，该研究检测项目多以牙弓长度、宽度等较为简单的测量为主，作为证据的可信度并不十分理想[8]； ABO客观评分系统的测量项目较为全面，其中部分项目在石膏模型上进行直接测量相对困难，存在一定的误差，这可能也是石膏模型ABO-OGS评分均值比3D打印模型低，差值比3D打印模型高的原因。

综上所述，与石膏模型相比，3D打印模型在牙齿排列、咬合接触、颊舌向倾斜方面测量数值的精确度明显较高，且具有较高的可重复性，加上数字化产业的快速发展，借助其他软件进行分析及模型制作也十分方便，具有较高的应用价值。

[1] 王玉丽,章文博,彭歆,等.口腔颌面外科住院病例50年疾病构成变迁的初步分析[J].中华口腔医学杂志,2013,48(z1):133-135.

[2] 关虹.288例口腔种植修复牙列缺损的美学观察和疗效分析[J].中国医药指南,2012,10(10):110-111.

[3] 孙成,于金华.3D 打印技术在口腔临床的应用[J].口腔生物医学,2014,5(1):49-52.

[4] 宋广瀛,姜若萍,张晓芸,等.正畸疗效主、客观评价方法的有效性[J].北京大学学报（医学版）,2015,57(1):90-97

[5] 丁斌.数字化快速成型技术在制作口腔修复体矫正口腔中的应用[J].中国卫生产业,2016,13(29):101-103.

[6] 胡洪成,卢松鹤.3D打印技术在口腔医学应用的国内外现状和趋势[J].中国医疗器械信息,2017,23(3):6-10,21.

[7] 王洪一,梁久龙,刘晓燕,等.3D打印技术在正颌外科手术中的应用[J].解放军医药杂志,2015,22(11):13-16.

[8] 苏庭舒,孙健,陈丽萍,等.口内数字化印模扫描重复性的研究[J].口腔颌面修复学杂志,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

吴桢（1977—），男，本科，主治医师，主要从事口腔内科、口腔修复方面的研究。