牛 茂，許在俊，李月△

（1.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)護(hù)學(xué)院，廣東深圳518055；2.南方醫(yī)科大學(xué)，廣州510515）

可摘局部義齒（removable partial denture，RPD）用于修復(fù)患者的牙列缺損［1］，主要由鑄造金屬支架、塑料基托和人工牙等構(gòu)成。其中，金屬支架熔模的制作仍沿用傳統(tǒng)的人工制作工藝，制作工序較繁瑣、制作時間較長，并且對口腔技師的技能要求也較高?？焖俪尚图夹g(shù)（rapid prototyping，RP）是基于離散／堆積原理逐層累加進(jìn)行成型的新技術(shù)［2-3］，又稱為材料添加制造法（material additive manufacturing，MAM），集CAD／CAM技術(shù)、激光加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和新材料等技術(shù)領(lǐng)域的最新成果于一體。應(yīng)用RP 技術(shù)制作RPD 支架熔模，可簡化制作工序、縮短制作時間［4-5］。三維打?。╰hree-dimensional printing，3DP）技術(shù)作為一種新的RP技術(shù)，較傳統(tǒng)RP技術(shù)成型件表面質(zhì)量更好、設(shè)備后期維護(hù)更簡單［6-8］。

RPD 金屬支架的制作是否準(zhǔn)確很大程度上取決于其熔模制作的精度，其中，適合性是一個評價的重要指標(biāo)。由于RPD支架熔模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，就位后與口腔組織間在三維空間上都存在間隙，因此，對其適合性的評價是一個難題。本文應(yīng)用“復(fù)模法”和光學(xué)掃描三維測量法對基于3DP技術(shù)制作的RPD 支架樹脂熔模的適合性進(jìn)行評價，初步評估了3DP技術(shù)在RPD 支架熔模制作方面的前景。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備 上頜標(biāo)準(zhǔn)牙列缺損石膏模型1個（肯氏Ⅳ類，由學(xué)院實訓(xùn)室提供）、超硬石膏粉（美國Whip Mix公司）、復(fù)模用硅橡膠（意大利Zhermack公司）、基托蠟（上海醫(yī)療器械股份有限公司齒科材料廠）、光學(xué)掃描儀（深圳愛爾創(chuàng)科技有限公司）、Geomagic Qualify 12.0 軟 件（美 國Geomagic 公 司）、3DP快速成型設(shè)備（美國3DSYSTEM 公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 基于3DP技術(shù)RPD 支架樹脂熔模的設(shè)計與制作 應(yīng)用光學(xué)掃描儀對上頜標(biāo)準(zhǔn)牙列缺損石膏模型進(jìn)行掃描，獲得其數(shù)字化模型，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用設(shè)計軟件設(shè)計RPD 支架的CAD模型，并存儲為STL 格式數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入快速成型設(shè)備進(jìn)行離散分層，3DP快速成型設(shè)備根據(jù)RPD 支架的形態(tài)自動優(yōu)化加工參數(shù)，進(jìn)行樹脂熔模的成型。成型完成后，手工去除支撐材料，最終完成RPD 支架樹脂熔模的制作。

1.2.2 “復(fù)模法”制作含有RPD 支架樹脂熔模組織面形態(tài)的石膏模型 將制作完成的樹脂熔模就位于上頜標(biāo)準(zhǔn)牙列缺損石膏模型（模型A，圖1A），并將支架邊緣進(jìn)行封蠟密封處理。然后將其放入復(fù)模盒中，邊振蕩邊灌入真空調(diào)拌完成的硅橡膠材料，待硅橡膠完全凝固后，取出原始石膏模型，得到樹脂熔模戴入石膏模型后的印模。將樹脂熔模從石膏模型上取下，復(fù)位于所取印模中，為了防止其移位，可用少量強力膠對其進(jìn)行位置固定。真空調(diào)拌超硬石膏，在振蕩的同時緩慢將其灌注入印模中，待石膏完全凝固后取出，得到復(fù)制有RPD 支架樹脂熔模組織面的石膏模型（模型B，圖1B）。

1.2.3 RPD 支架樹脂熔模的適合性評價 應(yīng)用掃描儀分別對模型A 與模型B 進(jìn)行掃描，掃描在同一工作臺上完成，參數(shù)：相機分辨率130萬像素，掃描范圍100mm×100mm×75 mm，采樣點距0.3mm。掃描完成后分別得到兩者的STL 格式數(shù)據(jù)。將兩組數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic Qualify 12.0 軟件，將模型A 的數(shù)據(jù)作為參考方，將模型B 的數(shù)據(jù)作為測試方。采用軟件的最佳擬合對齊將兩者在同一坐標(biāo)位置下重合，將誤差的最大與最小臨界值分別定義為＋0.500mm 和-0.500mm，最大與最小名義值分別定義為＋0.100mm 和-0.100mm，最后進(jìn)行3D 比較分析。

圖1 “復(fù)模法”復(fù)制RPD 支架樹脂熔模組織面形態(tài)

2 結(jié) 果

應(yīng)用Geomagic Qualify 12.0軟件，對上述2個模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，通過統(tǒng)計RPD 支架樹脂熔模組織面與石膏模型組織面間的偏差情況，最終形成3D 比較圖（圖2）。其中，產(chǎn)生偏差的部分用不同的顏色帶來表示，具體說明見表1。

圖2 RPD 支架樹脂熔模組織面與石膏模型組織面3D 比較圖

表1 3D 比較圖顏色帶說明

從3D 比較結(jié)果圖中可知，在連接體部位，腭桿的絕大部分區(qū)域為綠色，說明兩者的偏差小于0.100mm，而網(wǎng)狀連接體部位即模型的缺牙區(qū)，主要為紅色區(qū)域，說明間隙大小接近0.500mm，在支托部位，同樣以綠色為主，兩者偏差小于0.100mm。

在卡環(huán)部位，卡環(huán)臂與基牙接觸牙面中有9個牙面存在藍(lán)色區(qū)域，說明部分卡環(huán)臂發(fā)生了一定程度的回彈變形。應(yīng)用Geomagic Qualify 12.0軟件的注釋功能，在這9個藍(lán)色區(qū)域分別隨機取樣5個點，共45個點，用于分析卡環(huán)臂的偏差情況，取樣半徑為0.100mm，具體數(shù)據(jù)見表2。通過統(tǒng)計得出，卡環(huán)部位的偏差大多數(shù)介于-0.100mm～-0.200mm，平均偏差為-0.168mm，偏差較大處位于右上第2磨牙頰、舌側(cè)卡環(huán)臂尖處，測得的最大偏差值為-0.390 mm。此外，卡環(huán)在X 軸（近遠(yuǎn)中向）、Y 軸（頰舌向）和Z軸（齦向）的平均絕對偏差值分別為0.058mm、0.125mm 和0.030mm。

表2 RPD 支架樹脂熔?？ōh(huán)部位偏差情況

續(xù)表2 RPD 支架樹脂熔模卡環(huán)部位偏差情況

3 討 論

3.1 光學(xué)掃描三維測量法在可摘局部義齒支架適合性評價中的應(yīng)用 可摘局部義齒支架適合性的傳統(tǒng)評價方法是將支架就位于石膏模型后，將支架與模型在同一部位橫向切開，在顯微鏡下對兩者間的間隙進(jìn)行測量［9］。這種方法對支架具有破壞性，切開過程中可能造成支架的變形影響測量準(zhǔn)確性，且只能對局部進(jìn)行評價，以偏概全。

光學(xué)掃描三維測量法目前已有學(xué)者用于固定義齒、全口義齒基托、種植義齒、牙列模型等的適合性及加工的精度評價中［10-13］，而在RPD 支架適合性評價方面國內(nèi)外鮮有文獻(xiàn)報道。具體過程：通過應(yīng)用光學(xué)掃描儀分別獲取RPD 支架與石膏模型組織面三維數(shù)據(jù)，在逆向校核軟件中將二者在同一坐標(biāo)系下對齊，測量支架組織面每一點到模型組織面相應(yīng)點的距離，進(jìn)而實現(xiàn)對RPD 支架適合性的自動化評價，具有快速、客觀、全面、準(zhǔn)確、可重復(fù)等優(yōu)點。該方法的技術(shù)難點在于支架組織面與相應(yīng)模型組織面的對齊過程。趙鵑［14］通過在模型和支架上建立空間位置重合的兩兩對應(yīng)的3個標(biāo)記點（共6個點），并應(yīng)用三坐標(biāo)測量機測量6個標(biāo)記點的三維坐標(biāo)值，最終通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了支架組織面與相應(yīng)模型組織面的對齊。該方法操作繁瑣，且增大了產(chǎn)生誤差的可能。

本實驗采用“復(fù)模法”，將支架熔模組織面形態(tài)復(fù)制到石膏模型表面，復(fù)制模型與原始模型輪廓外形基本一致。應(yīng)用Geomagic Qualify 12.0軟件的最佳擬合對齊功能，只需將兩者圖像重合，即可在不變換坐標(biāo)的情況下快速完成對齊。該方法實現(xiàn)了對齊的自動化，減少了人為因素的干擾，提高了測量的準(zhǔn)確性。

3.2 基于3DP 技術(shù)制作的RPD 支架樹脂熔模的適合性評價 關(guān)于傳統(tǒng)手工制作的可摘局部義齒支架和基托適合性評價方面，徐君伍［15］通過顯微鏡觀察，認(rèn)為鑄造基托與模型間的間隙在100μm 左右適合性良好；Shanley等［16］采用取模法得出RPD 金屬支架適合性范圍為在292.1～393.7μm；Consani等［17］采用切開法，測量了可摘義齒塑料基托與模型間的間隙為0.129～0.286mm；趙鵑［14］采用三坐標(biāo)測量機對純鈦制作的RPD 整鑄支架基托與模型間的間隙進(jìn)行測量，所測得間隙大部分介于100～200μm。

本實驗結(jié)果顯示，基于3DP技術(shù)制作的RPD 支架樹脂熔模在腭桿和支托部位與石膏模型的間隙小于0.1mm，適合性良好。在網(wǎng)狀連接體部位，熔模與模型間的間隙大約為0.5 mm，為后續(xù)樹脂基托將其包埋提供了足夠空間，符合RPD 支架熔模制作要求。

而在卡環(huán)部位則發(fā)生了一定程度的收縮變形，尤其是右上頜第2磨牙的頰、舌側(cè)卡環(huán)臂尖處，變形量近0.4 mm。由于RPD 支架是一個整體，各部件間相互制約，若后期完成鑄造，即使只有一處卡環(huán)變形，也必將造成RPD 支架戴入困難。通過隨機取樣對卡環(huán)部位在各軸向的偏差情況進(jìn)行統(tǒng)計可發(fā)現(xiàn)，在頰舌方向卡環(huán)變形量最大，即同一卡環(huán)的頰、舌側(cè)臂的水平間距變小，卡環(huán)發(fā)生了回彈。其原因主要是在3DP 技術(shù)成型過程中，光敏樹脂材料在紫外光照射固化時會發(fā)生體積收縮，這種收縮最易發(fā)生在成型件細(xì)、薄的部位，在RPD 支架樹脂熔模上，卡環(huán)正是這樣的結(jié)構(gòu)。因此，為防止卡環(huán)變形，可考慮在卡環(huán)的頰、舌側(cè)臂間增加水平向的加強桿，來提高其成型的準(zhǔn)確性，加強桿的具體數(shù)目和位置有待進(jìn)一步研究。此外，卡環(huán)部位在近遠(yuǎn)中向和齦向也發(fā)生了少量變形，這可能與卡環(huán)形狀復(fù)雜，且為懸臂結(jié)構(gòu)，成型時缺乏有效支撐、或手工去除卡環(huán)部位的支撐材料時操作粗暴有關(guān)。所以，合理設(shè)計支撐位置、改良支撐材料去除方法也是下一步的研究內(nèi)容。

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