计算机辅助设计改良腭侧边缘定制护齿器对运动员配戴舒适性的影响

李 惠 黄 慧

（上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔修复科，上海交通大学口腔医学院，国家口腔医学中心，国家口腔疾病临床医学研究中心，上海市口腔医学重点实验室，上海 200011）

口腔颌面部创伤是高冲击性体育运动中的公共健康问题，严重的可导致运动员无法参加重要赛事，继而影响运动员个人和职业生涯。不同的研究显示，体育相关面部损伤事件是工伤导致面部外伤事件的6倍，是暴力或交通事件所致面部外伤的3倍。曲棍球项目中，比赛规定运动员在正式比赛时必须佩戴护齿器，针对定制护齿器佩戴舒适度进行改良是减少运动员抵触护齿器的重要方法。定制护齿器的厚度和边缘在传统制作中由技师控制和修剪，具有较大不确定性，利用计算机辅助设计（computer aided design， CAD）可以对外形进行个性化设计，满足不同职业人群的需要。在国外一项水球运动员的随机交叉实验中证实传统手工修剪腭侧边缘长度2mm相比6mm组佩戴满意度有所提升，为通过改善外形从而改善佩戴舒适度提供了证据。

因此，本项研究的目的是检验计算机辅助设计的定制护齿器的质量稳定性并评估不同腭侧边缘定制护齿器对佩戴舒适度的影响，为后续护齿器的全数字化设计与制作提供实验依据。

1 材料和方法

1.1 临床资料

共纳入40名女子曲棍球职业/半职业运动员（40名女性）。纳入标准：职业/半职业女子曲棍球运动员，每周训练时间大于5 h；年满14周岁，口内恒牙列；张口度大于二指；牙周情况良好；能适应运动护齿器的佩戴，并配合随访。排除标准：正在正畸过程中（包含佩戴隐形矫治器）或口内有其他牵引钉等装置者；口内存在Ⅲ度松动牙齿，或控制不佳的牙周疾病者；无法适应护齿器，不能配合佩戴护齿器和随访者；张口重度受限者。

1.2 护齿器制作

检查记录口内基本情况后藻酸盐弹性材料制取印模，超硬石膏灌注模型，模型修整；使用3Shape D2000三维扫描仪（3Shape，丹麦）扫描模型，电脑内采用3Shape Dental System设计软件（3Shape，丹麦）进行设计，在腭侧距离龈缘2 mm处修整出深1 mm的固位沟，储存为电子文件命名为MG1；在腭侧距离龈缘5 mm 处修整深1 mm的固位沟，储存为电子文件命名为MG2；工业级DLP柜式3D打印机（Ultracraft A2，黑格智造，广州）打印模型（图1）；采用厚度为 3.0 mm 的EVA膜片（Dursoft 3.0，Dreve Dentamid GmbH，德国）两层压膜；充分冷却后进行护齿器修剪，唇颊侧修至距离前庭沟黏膜转折2 mm处，远中边缘修整至第一磨牙远中，腭侧分别依据定位沟修剪至MG1（2 mm）与MG2（5 mm）定位沟凹陷处；边缘修整抛光。图2为完成制作的定制护齿器，不同腭侧边缘的定制护齿器制作成品见图 3。

图1 计算机辅助设计腭侧固位沟三维打印模型

图2 完成制作的定制护齿器

图3 不同腭侧边缘的定制护齿器（左：2 mm，右：5 mm）

1.3 测量

护齿器制作完成后，使用精度为0.01 g的电子秤测量质量并记录。使用头部圆钝的卡尺测量两组护齿器的厚度，选择11、16两个牙位共6个点（11颊侧、腭侧、11切缘；16近中尖、颊侧、腭侧）分别测量并记录。采用平行对照法，40名受试者分别佩戴两组护齿器训练2周后，填写视觉评估量表（visual analogue scale，VAS），最大值为10，最小值为0，主要评分项目包括咬合、对发音的影响、不适感、对呼吸的影响、易变形程度、对张闭口的影响、咀嚼肌酸痛程度、影响吞咽的程度、恶心异物感与主观固位力（图4）。问卷由同一名记录者完成表格记录。

图4 视觉评估量表（VAS问卷）

1.4 统计学分析

应用SPSS 17.0（SPSS Inc.，美国）统计分析软件，如样本数据符合正态分布，采用配对

t

检验法，对MG1组与MG2组的重量与厚度测量数据及随访结果进行比较分析。

P

<0.05被认为两组间差异具有统计学意义。若样本数据不符合正态分布，则采用非参数配对Wilcoxon符号秩检验。

2 结果

MG1与MG2在质量与各测量位点的厚度上，符合正态分布，采用配对样本

t

检验。MG1组 平 均 质 量 为（9.45±0.521） g，MG2组为（10.34±0.55） g，差异结果具有统计学意义（

P

<0.05）。在6个厚度测量点上，各测量点厚度范围在（3.29±0.149） mm至（5.16±0.085） mm 之间，两组之间差异无统计学意义（

P

>0.05），结果见表1。

表1 MG1和MG2质量与厚度分析结果

检查内容MG2 （images/BZ_29_1548_1893_1636_1938.png）MG1 （images/BZ_29_1548_1893_1636_1938.png）tP质量（g） 10.34±0.546 9.45±0.521 19.233 0.000 11颊侧（mm） 4.35±0.189 4.35±0.188 0.457 0.653 11切缘（mm） 3.31±0.153 3.29±0.149 1.234 0.232 11腭侧（mm） 4.90±0.119 4.90±0.120 0.960 0.349 16颊侧（mm） 4.39±0.206 4.38±0.200 1.710 0.104 16近中尖（mm） 3.75±0.245 3.74±0.246 1.831 0.083 16腭侧（mm） 5.16±0.085 5.16±0.081 0.438 0.666

舒适度各项指标的VAS评分结果符合正态分布，采用配对

t

检验进行统计分析（图5）。MG1与MG2在发音影响的差异性检验中

P

=0.004，不适感差异性检验中

P

=0.002，吞咽影响与恶心感的差异性检验中

P

值均为0.000，有统计学意义（

P

<0.05）。腭侧边缘较短的MG1组在发音影响、不适感、吞咽影响与恶心感上的得分较腭侧边缘较长组MG2有一定的减小。在咬合影响差异性检验中

P

=0.330，呼吸影响

P

=0.163、容易变形

P

=0.577、肌肉酸痛

P

=1.000、主观固位力

P

=0.330，MG1与MG2组差异无统计学意义（

P

>0.05）。在唇部闭合影响的方面，MG1组与MG2组的VAS评分结果均为4.65±1.182，均数不存在差异。

图5 MG1和MG2视觉评估量表分析结果

3 讨论

由于曲棍球棒与球的硬度和比赛的冲击性，曲棍球是一项冲击性很强的运动，口腔颌面部创伤的发病率很高，尤其是上颌中切牙折断和唇部损伤。关于牙外伤，有国外文献表明，上颌前部受影响最大，以上颌中切牙为主，创伤方式以牙折为主。在曲棍球运动中，规则明确规定比赛中必须使用护齿器。运动员需要长期在训练与比赛中佩戴护齿器，因而对定制护齿器佩戴舒适度有较高的要求，有必要改良在不减少其抗冲击能力的同时提高佩戴舒适度。

本试验采用计算机辅助设计（CAD）的方法，将石膏模型扫描入电脑，通过电脑上对模型数据处理并设计，三维打印模型后沿腭侧固位沟进行修剪。与传统比较护齿器腭侧边缘采用技工手动划线修剪，腭侧边缘的控制更加精准，且三维打印模型的数据不随时间推移而改变，可以反复打印使用。

在传统石膏模型上压制护齿器，石膏模型的高度、前牙与压膜机模型摆放盘的角度都需要人工控制，这些因素都可影响到EVA压膜法制成的护齿器的厚度。Yamada等认为在模型上与膜片相平行的部分表面，EVA成型的厚度减少率较垂直于膜片的模型上减少率小。因而模型摆放角度可影响压膜后不同位点的厚度。Del Rosse &Leyte-Vidal指出了工作模型高度和完成后膜片厚度呈负相关，因此压膜时模型高度也可影响护齿器的质量稳定性。有学者指出，膜片加热后真空抽吸的时间也会影响成品各位点的厚度。Geary& Kinirons测试了一系列条件下EVA膜片压膜后的厚度改变，认为可影响定制护齿器质量稳定性的可控制条件包括：模型高度、倾斜、形状、模型温度、模型在压膜盘上的位置、塑化时间和抽吸方式等。Mizuhashi指出如果使用几层不同厚度的膜片进行压膜，膜片顺序也可影响护齿器的厚度。而计算机辅助设计和激光三维打印模型的技术，可以将模型标准化，使用标准化的压膜流程，能对上述影响因素进行很好的控制。实验结果也证实，通过这种方法制作的定制护齿器质量稳定性良好。

不同腭侧边缘长度的护齿器对发音的影响中，腭侧边缘5 mm与2 mm在评分上差异有统计学意义，但更加详尽的语音的评价，需要专业语音团队，利用专业的评分表进行进一步研究。腭侧边缘的改变对主观固位力没有明显影响，这与Yamada等的研究相一致。

4 结论

采用计算机辅助设计和三维打印模型的方法，制作的定制护齿器厚度均匀可控。改良腭侧边缘的定制护齿器具有更好的总体舒适度。