計算機輔助設計改良腭側邊緣定制護齒器對運動員配戴舒適性的影響

李 惠 黃 慧

（上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院口腔修復科，上海交通大學口腔醫(yī)學院，國家口腔醫(yī)學中心，國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心，上海市口腔醫(yī)學重點實驗室，上海 200011）

口腔頜面部創(chuàng)傷是高沖擊性體育運動中的公共健康問題，嚴重的可導致運動員無法參加重要賽事，繼而影響運動員個人和職業(yè)生涯。不同的研究顯示，體育相關面部損傷事件是工傷導致面部外傷事件的6倍，是暴力或交通事件所致面部外傷的3倍。曲棍球項目中，比賽規(guī)定運動員在正式比賽時必須佩戴護齒器，針對定制護齒器佩戴舒適度進行改良是減少運動員抵觸護齒器的重要方法。定制護齒器的厚度和邊緣在傳統(tǒng)制作中由技師控制和修剪，具有較大不確定性，利用計算機輔助設計（computer aided design， CAD）可以對外形進行個性化設計，滿足不同職業(yè)人群的需要。在國外一項水球運動員的隨機交叉實驗中證實傳統(tǒng)手工修剪腭側邊緣長度2mm相比6mm組佩戴滿意度有所提升，為通過改善外形從而改善佩戴舒適度提供了證據(jù)。

因此，本項研究的目的是檢驗計算機輔助設計的定制護齒器的質量穩(wěn)定性并評估不同腭側邊緣定制護齒器對佩戴舒適度的影響，為后續(xù)護齒器的全數(shù)字化設計與制作提供實驗依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 臨床資料

共納入40名女子曲棍球職業(yè)/半職業(yè)運動員（40名女性）。納入標準：職業(yè)/半職業(yè)女子曲棍球運動員，每周訓練時間大于5 h；年滿14周歲，口內恒牙列；張口度大于二指；牙周情況良好；能適應運動護齒器的佩戴，并配合隨訪。排除標準：正在正畸過程中（包含佩戴隱形矯治器）或口內有其他牽引釘?shù)妊b置者；口內存在Ⅲ度松動牙齒，或控制不佳的牙周疾病者；無法適應護齒器，不能配合佩戴護齒器和隨訪者；張口重度受限者。

1.2 護齒器制作

檢查記錄口內基本情況后藻酸鹽彈性材料制取印模，超硬石膏灌注模型，模型修整；使用3Shape D2000三維掃描儀（3Shape，丹麥）掃描模型，電腦內采用3Shape Dental System設計軟件（3Shape，丹麥）進行設計，在腭側距離齦緣2 mm處修整出深1 mm的固位溝，儲存為電子文件命名為MG1；在腭側距離齦緣5 mm 處修整深1 mm的固位溝，儲存為電子文件命名為MG2；工業(yè)級DLP柜式3D打印機（Ultracraft A2，黑格智造，廣州）打印模型（圖1）；采用厚度為 3.0 mm 的EVA膜片（Dursoft 3.0，Dreve Dentamid GmbH，德國）兩層壓膜；充分冷卻后進行護齒器修剪，唇頰側修至距離前庭溝黏膜轉折2 mm處，遠中邊緣修整至第一磨牙遠中，腭側分別依據(jù)定位溝修剪至MG1（2 mm）與MG2（5 mm）定位溝凹陷處；邊緣修整拋光。圖2為完成制作的定制護齒器，不同腭側邊緣的定制護齒器制作成品見圖 3。

圖1 計算機輔助設計腭側固位溝三維打印模型

圖2 完成制作的定制護齒器

圖3 不同腭側邊緣的定制護齒器（左：2 mm，右：5 mm）

1.3 測量

護齒器制作完成后，使用精度為0.01 g的電子秤測量質量并記錄。使用頭部圓鈍的卡尺測量兩組護齒器的厚度，選擇11、16兩個牙位共6個點（11頰側、腭側、11切緣；16近中尖、頰側、腭側）分別測量并記錄。采用平行對照法，40名受試者分別佩戴兩組護齒器訓練2周后，填寫視覺評估量表（visual analogue scale，VAS），最大值為10，最小值為0，主要評分項目包括咬合、對發(fā)音的影響、不適感、對呼吸的影響、易變形程度、對張閉口的影響、咀嚼肌酸痛程度、影響吞咽的程度、惡心異物感與主觀固位力（圖4）。問卷由同一名記錄者完成表格記錄。

圖4 視覺評估量表（VAS問卷）

1.4 統(tǒng)計學分析

應用SPSS 17.0（SPSS Inc.，美國）統(tǒng)計分析軟件，如樣本數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，采用配對

t

檢驗法，對MG1組與MG2組的重量與厚度測量數(shù)據(jù)及隨訪結果進行比較分析。

P

<0.05被認為兩組間差異具有統(tǒng)計學意義。若樣本數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，則采用非參數(shù)配對Wilcoxon符號秩檢驗。

2 結果

MG1與MG2在質量與各測量位點的厚度上，符合正態(tài)分布，采用配對樣本

t

檢驗。MG1組 平 均 質 量 為（9.45±0.521） g，MG2組為（10.34±0.55） g，差異結果具有統(tǒng)計學意義（

P

<0.05）。在6個厚度測量點上，各測量點厚度范圍在（3.29±0.149） mm至（5.16±0.085） mm 之間，兩組之間差異無統(tǒng)計學意義（

P

>0.05），結果見表1。

表1 MG1和MG2質量與厚度分析結果

檢查內容MG2 （images/BZ_29_1548_1893_1636_1938.png）MG1 （images/BZ_29_1548_1893_1636_1938.png）tP質量（g） 10.34±0.546 9.45±0.521 19.233 0.000 11頰側（mm） 4.35±0.189 4.35±0.188 0.457 0.653 11切緣（mm） 3.31±0.153 3.29±0.149 1.234 0.232 11腭側（mm） 4.90±0.119 4.90±0.120 0.960 0.349 16頰側（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腭側（mm） 5.16±0.085 5.16±0.081 0.438 0.666

舒適度各項指標的VAS評分結果符合正態(tài)分布，采用配對

t

檢驗進行統(tǒng)計分析（圖5）。MG1與MG2在發(fā)音影響的差異性檢驗中

P

=0.004，不適感差異性檢驗中

P

=0.002，吞咽影響與惡心感的差異性檢驗中

P

值均為0.000，有統(tǒng)計學意義（

P

<0.05）。腭側邊緣較短的MG1組在發(fā)音影響、不適感、吞咽影響與惡心感上的得分較腭側邊緣較長組MG2有一定的減小。在咬合影響差異性檢驗中

P

=0.330，呼吸影響

P

=0.163、容易變形

P

=0.577、肌肉酸痛

P

=1.000、主觀固位力

P

=0.330，MG1與MG2組差異無統(tǒng)計學意義（

P

>0.05）。在唇部閉合影響的方面，MG1組與MG2組的VAS評分結果均為4.65±1.182，均數(shù)不存在差異。

圖5 MG1和MG2視覺評估量表分析結果

3 討論

由于曲棍球棒與球的硬度和比賽的沖擊性，曲棍球是一項沖擊性很強的運動，口腔頜面部創(chuàng)傷的發(fā)病率很高，尤其是上頜中切牙折斷和唇部損傷。關于牙外傷，有國外文獻表明，上頜前部受影響最大，以上頜中切牙為主，創(chuàng)傷方式以牙折為主。在曲棍球運動中，規(guī)則明確規(guī)定比賽中必須使用護齒器。運動員需要長期在訓練與比賽中佩戴護齒器，因而對定制護齒器佩戴舒適度有較高的要求，有必要改良在不減少其抗沖擊能力的同時提高佩戴舒適度。

本試驗采用計算機輔助設計（CAD）的方法，將石膏模型掃描入電腦，通過電腦上對模型數(shù)據(jù)處理并設計，三維打印模型后沿腭側固位溝進行修剪。與傳統(tǒng)比較護齒器腭側邊緣采用技工手動劃線修剪，腭側邊緣的控制更加精準，且三維打印模型的數(shù)據(jù)不隨時間推移而改變，可以反復打印使用。

在傳統(tǒng)石膏模型上壓制護齒器，石膏模型的高度、前牙與壓膜機模型擺放盤的角度都需要人工控制，這些因素都可影響到EVA壓膜法制成的護齒器的厚度。Yamada等認為在模型上與膜片相平行的部分表面，EVA成型的厚度減少率較垂直于膜片的模型上減少率小。因而模型擺放角度可影響壓膜后不同位點的厚度。Del Rosse &Leyte-Vidal指出了工作模型高度和完成后膜片厚度呈負相關，因此壓膜時模型高度也可影響護齒器的質量穩(wěn)定性。有學者指出，膜片加熱后真空抽吸的時間也會影響成品各位點的厚度。Geary& Kinirons測試了一系列條件下EVA膜片壓膜后的厚度改變，認為可影響定制護齒器質量穩(wěn)定性的可控制條件包括：模型高度、傾斜、形狀、模型溫度、模型在壓膜盤上的位置、塑化時間和抽吸方式等。Mizuhashi指出如果使用幾層不同厚度的膜片進行壓膜，膜片順序也可影響護齒器的厚度。而計算機輔助設計和激光三維打印模型的技術，可以將模型標準化，使用標準化的壓膜流程，能對上述影響因素進行很好的控制。實驗結果也證實，通過這種方法制作的定制護齒器質量穩(wěn)定性良好。

不同腭側邊緣長度的護齒器對發(fā)音的影響中，腭側邊緣5 mm與2 mm在評分上差異有統(tǒng)計學意義，但更加詳盡的語音的評價，需要專業(yè)語音團隊，利用專業(yè)的評分表進行進一步研究。腭側邊緣的改變對主觀固位力沒有明顯影響，這與Yamada等的研究相一致。

4 結論

采用計算機輔助設計和三維打印模型的方法，制作的定制護齒器厚度均勻可控。改良腭側邊緣的定制護齒器具有更好的總體舒適度。