CBCT重建下3D打印技術對青少年正畸治療的應用效果及美學評價

1、    cbct重建下3d打印技術對青少年正畸治療的應用效果及美學評價    邱勇 宋艷摘要目的：探討錐形束ct（cbct）和3d打印技術運用于青少年正畸治療的效果及其對外觀的影響。方法：選取2016年3月-2018年8月筆者醫(yī)院就診的46例接受正畸治療的青少年患者為研究對象，根據(jù)隨機數(shù)字表法分為觀察組和對照組，每組23例。觀察組：行cbct檢查，通過mimics軟件將患者的cbct數(shù)據(jù)轉化成計算機輔助設計（cad）模型，在軟件上模擬牙齒移動、設計個體化舌側正畸托槽。將文件轉化成stl文件后導入3d打印機，制成個體化舌側托槽;對照組：正畸治療給予常規(guī)舌側

2、托槽與粘接。記錄兩組正畸治療前和治療后6個月的臨床效果、舒適度、擁擠度、bolton值、微笑相、正面相測量值和并發(fā)癥發(fā)生率。結果：觀察組托槽脫落例數(shù)顯著少于對照組（p<0.05）;治療后，觀察組鼻唇角、頦溝傾角、上唇長、上唇厚均大于對照組（p0.05）;治療后，觀察組gi和sbi均小于對照組（p<0.05）;觀察組舒適度高于對照組（p<0.05）;治療后，觀察組上、下列牙擁擠度、前牙bolton值和全牙bolton值均小于對照組（p<0.05）;觀察組并發(fā)癥發(fā)生率顯著小于對照組（p<0.05）。結論：在青少年正畸治療中，應用cbct和3d打印技術制作個體化的舌側托

3、槽可取得良好的臨床效果，托槽固定位置準確、不易脫落，對牙齦損傷程度較輕，患者側貌美觀可得到明顯的改善。關鍵詞錐形束ct;3d打印;正畸治療;正畸托槽abstract： objective  to explore the effect of cone beam ct（cbct）combined with 3d printing technology on teenagers orthodontic treatment and its influence on appearance. methods  46 adolescent patients treated with or

4、thodontic treatment from march 2016 to august 2018 in our hospital were divided into experimental group and control group by random number table method，23 patients in each group. experimental group underwent cbct，transforming patients cbct date into computer aided design（cad）model，simulating teeth m

5、ovement and designing individuation lingual orthodontic brackets on the software. making individuation lingual orthodontic brackets by sending to 3d printer after transforming document to stl format. using routine lingual orthodontic brackets and its sticking on patients in the control group. clinic

6、al effect、degree of comfort、the degree of dental crowding、the bolton ratios、smile analysis、frontal photographs and the incidence of complication. results the number of bond failure in the experimental group was lower than that in the control group（p0.05）.after treatment，gi and sbi in the experimenta

7、l group were lower than those in the control group（p0.05）.the incidence of complication in the experimental group was lower than that in the control group（p>0.05）.conclusion  using cbct and 3d printing to make individuation lingual orthodontic brackets in teenagers orthodontic treatment can

8、obtain obvious clinical effect.the adhesive position of brackets were accurate and them abscission difficultly，the extent of gingival injury is relatively minor，and patients profile can be improved.key words： cbct; 3d printing; orthodontic treatment; orthodontic brackets隨著口腔正畸治療技術的不斷發(fā)展，及其展現(xiàn)出的明顯效果，使得

9、越來越多的人有了正畸治療的需求。兒童期和青春期是正畸治療的黃金時期，青少年是正畸矯正的主要群體之一1。然而正畸過程往往會給患者帶來一定的煩擾，比如：口腔清潔困難、口腔潰瘍、牙周組織受刺激和托槽脫落等2。優(yōu)化托槽設計、改善正畸治療體驗、減少矯正器對日常生活的干擾是口腔醫(yī)生的關注焦點之一。錐形束ct（cone beam computed tomography ，cbct）是錐形束投照計算機重組斷層影像設備3-4。與傳統(tǒng)的二維影像學不同，可從三維的角度反映各個牙齒與骨骼之間的關系，它的出現(xiàn)推動了口腔醫(yī)學的發(fā)展。而3d打印是一種以數(shù)字模型為基礎5-6，應用相應材料來構造所需物體的技術，近年來不斷活躍于

10、醫(yī)學的各個領域中。為探索更理想的正畸治療方式和托槽設計方法，本實驗在青少年正畸治療中將cbct和3d打印技術結合使用于托槽設計過程，觀察個體化托槽的正畸效果，現(xiàn)將結果報道如下。1  資料和方法1.1 一般資料：選取2016年3月-2018年8月于筆者醫(yī)院接受正畸治療的青少年患者作為研究對象。納入標準：年齡1320歲;患者及其監(jiān)護人已簽署知情同意書;存在骨型安氏錯牙合、牙列擁擠;治療過程中無需使用種植釘支抗、擴弓器等裝置;伴隨牙髓與根尖周病變及系統(tǒng)性疾病;治療前后影像學資料齊全。排除標準：外傷原因所致錯牙合畸形;已接受與正畸相關的干預;伴有可能對觀察指標觀測造成影響的疾病;有缺失牙（第

11、三磨牙除外）、多生牙、畸形牙及嚴重牙周疾病等;有唇腭裂病史、正畸及正頜治療史;治療前1個月及治療期間服用激素類藥物。共納入患者46例，根據(jù)隨機數(shù)字表法分為觀察組和對照組，每組23例。觀察組：男10例，女13例，年齡1319歲，平均年齡（15.84±2.77）歲，安氏類12例，類8例，類3例;對照組：男9例，女14例，年齡1320歲，平均年齡（16.25±3.11）歲，安氏類11例，類9例，類3例。兩組患者年齡、安氏分類、性別等資料比較差異均無統(tǒng)計學意義，具有可比性。本實驗設計已由醫(yī)院倫理學委員會審核。1.2 方法1.2.1 構架數(shù)字化模型：所有患者均行cbct、全頜曲面斷層

12、片、頭顱側位片、雙側顳下關節(jié)開閉口位片等檢查。所有患者行cbct檢查所獲得的cbct數(shù)據(jù)，以dicom文件的形式導入mimics10.01軟件中以待分析。對照組：選用3m imprintgarant硅橡膠陰模材料制作患者的牙頜陰模，而后予方絲弓矯正技術進行傳統(tǒng)舌側正畸（美國ormco公司托槽）矯正，托槽粘接采用粘接劑厚度堆積補償方法與牙舌側吻合，調節(jié)固定牙齒的托槽以弓絲進行。觀察組將cbct數(shù)據(jù)以dicom文件的形式導入mimics10.01軟件后，轉化成三維計算機輔助設計（cad）模型，用hyper works軟件對患者牙頜形態(tài)進行分析。用hyper works軟件從力學的角度對托槽模型進行

13、分析，模擬托槽的應力、荷載和形變。利用3d打印機制作出與舌側緊密結合的托槽，用超彈性鎳鈦絲排齊整平牙列。同時使用一、二類牽引對錯牙合畸形進行矯正，用方絲對牙合關系進行調整。1.2.2 個體化舌側托槽的具體設計過程：在mimics軟件上把患者牙齒三維數(shù)字模型排列成理想牙列狀態(tài)，根據(jù)每一個牙齒的表面形態(tài)設計出合適的舌側托槽。確保托槽槽溝在同一水平上，且置入弓絲后弓絲呈不受力狀態(tài)。個體化舌側托槽的固定方式采用轉移托盤粘接技術。具體如下：對牙cad模型進行分牙，逐次把每個牙齒排成理想位置;在此基礎上設計厚度小于0.3mm的、嚴密吻合于牙體舌側面的托槽底板，根據(jù)每個牙齒的形態(tài)不同設計出不同槽溝位置、不同

14、形狀底板的個體化托槽。1.2.3 個體化舌側托槽的制作：將cad文件轉換成stl格式，采用選區(qū)激光熔化快速成型口腔專用3d打印設備（hrps-304型號，華中科技大學快速制造中心提供），以逐層增材方式對托槽進行分層制造，最終獲得所需要的個體化托槽。1.3 評價指標：記錄并比較兩組治療前后6個月的臨床效果、牙齦健康情況、舒適度（分為舒適、輕度不舒適和不舒適3個等級）、擁擠度、bolton值、美學評價和并發(fā)癥發(fā)生率。1.3.1 臨床效果的評定：通過mimics軟件測量出患者治療前后的上、下頜尖牙間寬度（wu3、wl3）、上、下頜第一前磨牙間寬度（wu4、wl4）、上、下頜第二前磨牙間寬度（wu5、

15、wl5）、上、下頜第一前磨牙間寬度（wu6、wl6）、上、下頜牙弓長度（lu、li）、上、下頜牙弓周長（cu、cl），以及托槽吻合情況（吻合精密、粘貼定位準確和托槽脫落例數(shù)）。1.3.2 牙齦健康情況：通過牙齦指數(shù)（gi）和齦溝出血指數(shù)（sbi）評價。gi：牙齦正常：0分;牙齦輕度炎癥，呈現(xiàn)輕度的顏色改變、水腫，探診不出血：1分;牙齦中度炎癥，水腫、色紅、探診出血：2分;牙齦炎癥明顯，紅腫、潰瘍，自動出血傾向：3分。sbi：不出血：1分;輕探齦溝時出血，齦外觀正常：2分;探齦溝時出血，牙齦變紅，無腫脹：3分;牙齦有潰瘍等癥狀：4分。1.3.3 擁擠度：由華正頭影測量系統(tǒng)測量獲得上、下牙列擁擠度

16、和bolton值。1.3.4 美學評價：患者于正畸治療前后拍攝x線頭顱定位側位片，使用winceph 8.0軟件進行定點，用電腦幾何尺在軟件上直接測量以下數(shù)值：面型角：鼻下點與軟組織頦前點連線和額點與鼻下點連線的后交角;鼻唇角：鼻下點與鼻小柱點連線和鼻下點與上唇突點連線的前交角;h角：作h線（軟組織頦前點pog與上唇突點ul連線），h線與nb的夾角即為h角;頦溝傾角：頦唇溝點b與軟組織頦前點pog連線與fh平面的后下交角;上唇長：分別從鼻下點和上口點向鼻下點-軟組織頦前點連線做垂線，兩垂足間距即為上唇長;下唇長：分別從軟組織頦下點mes和下口點向鼻下點-軟組織頦前點連線做垂線，兩垂足間距即為下

17、唇長;上唇厚：上唇突點到上中切牙唇面距;下唇厚：下唇突點到下中切牙唇面距  。1.4 統(tǒng)計學分析：采用spss 22.0統(tǒng)計學軟件分析，wu3、wu4、wu5等采用（x?±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料等用n（%）表示，分類變量采用2檢驗比較組間差異，等級資料采用秩和檢驗比較組間差異，p<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。2  結果2.1 兩組臨床療效比較：觀察組托槽脫落例數(shù)顯著少于對照組（p0.05）;治療后，觀察組cu、wu4改善程度大于對照組（p0.05），見表12。2.2 兩組牙齦健康情況比較：治療前，兩組gi和sbi評分無明顯差異（p

18、>0.05）;治療后，觀察組gi和sbi均小于對照組（p<0.05），見表3。2.3 兩組舒適度比較：觀察組舒適度高于對照組（p<0.05），見表4。2.4 兩組治療前后擁擠度和bolton值分析：兩組治療前均為bolton指數(shù)不調患者，上、下牙列存在不同程度的擁擠。治療后，觀察組上、下列牙擁擠度、前牙bolton值和全牙bolton值均小于對照組（p<0.05），見表5。2.5 兩組治療前后美學評價比較：治療前，兩組h角、鼻唇角、面型角等指標均無明顯差異（p>0.05）;治療后，兩組h角、鼻唇角、面型角、頦溝傾角、上唇厚均大于本組治療前（p<0.05），觀

19、察組上唇長大于治療前（p0.05），兩組下唇長、下唇厚與治療前無明顯差異（p>0.05）;治療后，觀察組鼻唇角、頦溝傾角、上唇長、上唇厚均大于對照組（p0.05），見表6。2.6 兩組并發(fā)癥發(fā)生率比較：觀察組并發(fā)癥發(fā)生率顯著小于對照組（p<0.05），見表7。3  討論3.1 現(xiàn)代正畸治療進展：近年來，口腔正畸治療技術發(fā)展速度飛快，許多新思想、新觀念和新技術不斷涌出。隨著矯正器的改良和正畸技術的持續(xù)改進，越來越多的患者可以獲得良好的矯正效果、建立理想的微笑。也正因為如此，主動要求正畸治療的患者也呈明顯上升趨勢。在本實驗中，筆者科室融入了cbct影像學技術和3d打印技術。c

20、bct避免了二維影像學結果上影像重疊的缺點，能三維顯示牙頜組織結構7，而3d打印作為一種快速成型技術可依不同患者牙形、牙列情況8，制作出個體化的正畸托槽。兩者的結合應用明顯簡化了治療程序，給醫(yī)師和患者都帶來了極大的便利。3.2 cbct與3d打印技術對正畸效果的影響：改善牙列整齊度是正畸治療的首要要求之一，而托槽的粘接效果直接關系到正畸的療效9。本實驗將46例接受正畸治療的青少年患者分為兩組，一組接受常規(guī)舌側托槽正畸治療，另一組應用3d打印技術制作個體化托槽，結果發(fā)現(xiàn)，觀察組托槽脫落例數(shù)明顯少于對照組;治療后，觀察組cu、wu4改善程度大于對照組;治療后，觀察組上、下列牙擁擠度、前牙bolto

21、n值和全牙bolton值均小于對照組。提示使用個體化托槽可能可以更快地在改善牙列上體現(xiàn)出明顯效果。使上下牙弓排列整齊、牙列擁擠得到解除、擴寬牙弓是正畸治療的首要療效體現(xiàn)，結合cbct與3d打印技術制作出的個體化正畸托槽具有較優(yōu)的正畸效果，這可能與矯正質量有關。改善托槽與牙體的吻合程度、減少托槽的脫落率是提升矯治質量的關鍵，在cbct重建下應用3d打印技術可有效減少托槽脫落。有研究表明，青少年正畸患者有較多抵抗情緒、自覺性與自制力偏低10-11，因此較成人易發(fā)生托槽脫落12。托槽與牙體的粘接是固定矯正的核心，因此對于青少年患者應更加注重托槽與牙體的固定情況。傳統(tǒng)的舌側托槽使用的是粘接劑厚度堆積補

22、償方法來粘接牙體，缺少精密性，吻合度也較低13-14。而3d打印技術制作出的個體化托槽是在預設理想牙列的基礎上，根據(jù)每一顆牙齒的形態(tài)和大小設計。cbct技術下構建的患者牙頜模型全方位而精確，在此技術上應用3d打印機制作出的個體化托槽具有與牙體舌側面精密吻合的優(yōu)點，相比粗糙、不嚴密吻合的傳統(tǒng)舌側托槽粗糙更有利于減少托槽脫落的發(fā)生率。并且，個體化托槽通過轉移托盤的粘接方式固定于牙體，這種固定方式能將托槽精確地轉移到患者的牙面上，避免了使用粘接劑酸蝕牙釉質的弊端，彌補了應用粘接劑補償托槽與牙齒之間縫隙的不精密缺點。因此，本實驗中觀察組牙齒排列情況優(yōu)于對照組，托槽脫落例數(shù)少于對照。另一方面，在個體化正

23、畸托槽的制作過程中省去了制作石膏牙頜模型的步驟，醫(yī)師直接通過相關軟件對患者顱頜面部結構進行分析，更能夠獲得準確的、客觀的牙頜三維結構，減少了醫(yī)師在診斷和制定正畸方案過程中的困難，利于方案的設計。3.3 正畸治療過程中減少對軟組織損傷的重要性：正畸矯正器的戴入難免會造成牙周組織損傷，嚴重的軟組織損傷可影響正畸治療過程。目前有關不同矯正器對患者軟組織損傷程度的研究尚不多見，本實驗對比了傳統(tǒng)舌側正畸托槽與3d打印制作的個體化托槽對牙周組織的損傷程度，發(fā)現(xiàn)：治療后，觀察組gi和sbi均小于對照組;觀察組舒適度高于對照組;觀察組并發(fā)癥發(fā)生率顯著小于對照組。說明個體化托槽相比傳統(tǒng)舌側正畸托槽對牙周組織的影

24、響更小，減少了并發(fā)癥的發(fā)生，給予了患者更良好的正畸治療過程體驗。正畸治療過程中往往會出現(xiàn)許多并發(fā)癥，如：牙周、口腔潰瘍、齲齒等，這些并發(fā)癥往往來源于正畸治療過程對軟組織和口腔衛(wèi)生程度的影響，這不僅關系到治療舒適度，還干擾了青少年的學習與生活。個體化托槽的托槽底板更薄、與牙體舌側吻合更嚴密，因此患者異物感感受較輕，牙周和舌體的軟組織挫傷與磨損亦較少。在個體化托槽的固定過程中不使用粘接劑，減少了粘接劑對牙周組織的刺激，這可能是本實驗中觀察組患者舒適度和牙齦健康程度優(yōu)于對照組、并發(fā)癥少于對照組的原因。林澤等15應用3d打印技術制作個性化舌側托槽取得了良好的正畸效果，并且使用個性化托槽的觀察組并發(fā)癥更

25、低、遠期效果更佳。目前國內越來越多的正畸醫(yī)生開始使用3d打印制作個性化托槽，然而國內關于3d打印個性化托槽在側貌美學上的療效體現(xiàn)相關研究較為少見。3.4 cbct與3d打印技術在正畸美學上的作用體現(xiàn)：擁有良好面容是許多患者尋求正畸治療的目的所在，越來越多的正畸醫(yī)生以側貌美學作為牙列矯正的效果評價。本實驗中治療后，兩組h角、鼻唇角、面型角、頦溝傾角、上唇厚均大于本組治療前（p<0.05）;觀察組上唇長大于治療前（p<0.05）;治療后，觀察組鼻唇角、頦溝傾角、上唇長、上唇厚均大于對照組（p綜上所述，在青少年正畸治療中結合cbct和3d打印技術優(yōu)勢制作個體化的舌側正畸托槽，能取得明顯的

26、矯正效果，且托槽脫落較少，對頜面部外貌改善更突出，是符合現(xiàn)代正畸學要求的新興技術。參考文獻1李立營，彭佳，武冠英，等.個性化護理措施對固定正畸矯治的青少年患者托槽脫落率的影響研究j.中華口腔正畸學雜志，2014，21（3）：161-163.2夏春鵬，李克義，林燕輝，等.認知行為綜合干預對成人正畸患者焦慮水平及口腔健康相關生活質量的影響j.中華行為醫(yī)學與腦科學雜志，2014，23（9）：797-800.3lee y，chang sw，perinpanayagam h，et al.autotransplantation of mesiodens for missing maxillary late

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