新型激光燒結(jié)成型蠟熔點及硬度實驗研究

[摘要]目的：檢測新型激光燒結(jié)成型蠟質(zhì)材料(SW－1)的熔點與硬度，并與現(xiàn)有激光燒結(jié)成型蠟及臨床常用牙科基板蠟比較，評價其應(yīng)用到頜面缺損修復(fù)領(lǐng)域的可行性。方法：通過改變現(xiàn)有隆源激光燒結(jié)成型蠟的配方，研制新型激光燒結(jié)成型蠟(SW—1)。針對SW—1、常用型紅蠟片和現(xiàn)有隆源激光燒結(jié)成型蠟三種材料，用DSC熱分析儀分析測定熔點，邵氏A硬度測試儀測定硬度，并對結(jié)果進行比較分析。結(jié)果：SW-1、常用型紅蠟片和隆源激光燒結(jié)成型蠟的熔點分別為61．1℃±1．63℃、61．7℃±1．96℃、78．3℃＋1．07℃，硬度分別為75．2HA ±0．62HA、74．OHA±0．54HA、94．0HA±0．38HA。結(jié)論：SW—1與現(xiàn)有隆源激光燒結(jié)成型蠟相比，熔點與硬度有很大降低，而與常用型紅蠟片接近，有應(yīng)用于頜面缺損修復(fù)領(lǐng)域的可能性。

[關(guān)鍵詞]蠟；選擇性激光燒結(jié)：熔點；硬度

[中圖分類號]R783 [文獻標識碼]A [文章編號]1008—6455(2007)01—0088－03

頜面缺損修復(fù)對于恢復(fù)患者的容貌和部分生理功能，幫助患者重新樹立生活信心，提高生活質(zhì)量具有重要的生理和心理治療意義。近年來，快速成型(Rapid Prototyping，RP)技術(shù)被引入頜面缺損修復(fù)領(lǐng)域，顯著提高了贗復(fù)體的制作效率和仿真效果，為頜面贗復(fù)學的發(fā)展開辟了新的途徑。選擇性激光燒結(jié)(SeleCtiVe Laser Sintering，SLS)作為RP技術(shù)的重要方法，可直接燒結(jié)蠟粉制作蠟型，應(yīng)用于頜面贗復(fù)體制作獨具優(yōu)勢。

蠟被引入RP領(lǐng)域作為SLS成型材料起步比較晚，據(jù)報道至今僅有華北工學院、北京隆源公司、美國DTM公司在開展SLS成型蠟料的研發(fā)工作且所研制蠟料主要針對工業(yè)應(yīng)用，諸多性能與樹脂類材料相近，不適用于頜面缺損修復(fù)領(lǐng)域。目前尚無一種完全滿足頜面缺損修復(fù)臨床應(yīng)用需要的激光燒結(jié)成型蠟。為此，本課題組研發(fā)了新型激光燒結(jié)成型蠟(SW—1)。本實驗旨在測定分析SW—1的熔點與硬度，為其后續(xù)研究及實際應(yīng)用提供實驗及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1材料與設(shè)備：新型激光燒結(jié)成型蠟SW—1(本課題組與隆源公司合作研發(fā))；常用型紅蠟片(上海醫(yī)療器械股份有限公司)；隆源激光燒結(jié)成型蠟粉(北京隆源自動成型有限公司)：Instrument-2910型DSC熱分析儀(TA公司，美國)；邵氏A指針橡膠硬度測試儀(CV公司，英國)；恒溫水浴箱。

1．2方法：激光燒結(jié)成型蠟是由多種有機物合成的復(fù)合蠟，調(diào)節(jié)配方的比例會改變其熔點及硬度。本課題組通過調(diào)整隆源公司現(xiàn)有激光燒結(jié)成型蠟的配方，研制了新型激光燒結(jié)成型蠟SW—1。本實驗測定并分析了SW-1、常用型紅蠟片、隆源激光燒結(jié)成型蠟的熔點及硬度。

1．2．1熔點的檢測：用DSC熱分析儀分別做出SW—1、常用型紅蠟片、隆源激光燒結(jié)成型蠟粉的DSC曲線，求出各自熔點。測試條件：升溫速率5．0℃／min，氮氣氛圍，樣品質(zhì)量8mg左右，TA Universal AnalysiS軟件處理數(shù)據(jù)。

1．2．2硬度的測試：24℃水浴中，用邵氏A指針橡膠硬度測試儀分別測試SW-1、常用型紅蠟片、隆源激光燒結(jié)成型蠟的邵氏硬度。測得數(shù)據(jù)依據(jù)中華人民共和國國家標準GB／T14235．5-93熔模鑄造模料表面硬度測定方法中推薦精密度的檢驗方法進行處理。

1．2．3統(tǒng)計學方法：采用SPSS11．0軟件對測量結(jié)果進行分析。分別對SW—1與常用型紅蠟片、SW—1與隆源激光燒結(jié)成型蠟的熔點及硬度采用Dunnett-t檢驗。

2 結(jié)果

SW—1、常用型紅蠟片、隆源激光燒結(jié)成型蠟的DSC曲線如圖1～3所示，熔點與邵氏A硬度測定結(jié)果見表1。

3 討論

3．1 RP技術(shù)在頜面缺損修復(fù)中的應(yīng)用：RP技術(shù)應(yīng)用于頜面缺損修復(fù)可以大大簡化贗復(fù)體的制作過程，提高仿真效果。據(jù)報道，RP技術(shù)有多種方法，例如熔化沉積制造法(FDM)、立體印刷法(SLA)、SLS法等，都有應(yīng)用于頜面贗復(fù)體制作的實例。RP技術(shù)制作頜面贗復(fù)體的技術(shù)路線如下：獲取患者缺損區(qū)以及健側(cè)(如單側(cè)耳、眶缺失)或是替代者器官(如鼻缺損)的三維模型→應(yīng)用軟件進行模型設(shè)計和三維重建，輸出STL文件→快速成型機加工出實際模型→替換為硅橡膠模型。

在臨床實際應(yīng)用中，由于受到數(shù)據(jù)采集精度和快速成型加工精度的限制，RP技術(shù)所制模型不能精細反映出組織結(jié)構(gòu)表面的細微特征，例如皮紋、毛孔等，而且患者對于修復(fù)效果有個性化要求。因此，模型需要進行精修，并經(jīng)患者試戴滿意，方可替換為硅橡膠贗復(fù)體。

3．2 SLS及其成型材料在贗復(fù)體制作中的應(yīng)用：RP技術(shù)的各種方法中，只有SLS可以直接制作蠟?zāi)Ｐ?。其它RP方法制作的模型，如樹脂模型、紙質(zhì)模型等，需要翻制為蠟型才可進行精修，并最終替換為硅橡膠模型。由此體現(xiàn)了SLS在贗復(fù)體制作中的優(yōu)越性：無需中間模型轉(zhuǎn)換，減少了制作環(huán)節(jié)。但是，目前這種優(yōu)勢并未得到發(fā)揮。

目前國內(nèi)外有關(guān)激光燒結(jié)成型蠟的研究報道較少，所研制蠟主要針對工業(yè)應(yīng)用。因工業(yè)模型多用來進行高溫鑄造，具有精密度高、強度高、耐磨損等特點，所以這些蠟的性能與樹脂類材料相似，突出表現(xiàn)為高硬度、高熔點，在贗復(fù)體制作中難以操作，導(dǎo)致了SLS制作的蠟型也要進行模型轉(zhuǎn)換才能順利完成贗復(fù)體的制作。

3．3新型激光燒結(jié)成型蠟SW-1的優(yōu)點：臨床實際操作顯示，現(xiàn)有隆源激光燒結(jié)成型蠟所制模型，常溫下用蠟刀難以雕刻，用烤熱的蠟刀或電蠟勺修整會出現(xiàn)粘器械、拉絲等現(xiàn)象，蠟型表面用酒精噴燈處理后無明顯變化。蠟型裝盒、包埋后，在開侖過程中，需長時間沸水浴才能打開，且開盒后殘余大量蠟不能水浴去除，需借助器械刮除和高壓氣槍沖洗才能去凈。

本實驗結(jié)果顯示，與現(xiàn)有隆源激光燒結(jié)成型蠟相比，SW-1的熔點及硬度均有顯著降低，有統(tǒng)計學差異；而與臨床常用型紅蠟片相比，均無統(tǒng)計學差異。臨床實際操作中，SW-1制作的模型可用蠟刀進行細微結(jié)構(gòu)雕刻，在用電蠟勺燙制菲邊的過程中也無粘器械等現(xiàn)象發(fā)生，酒精噴燈處理后的模型表面光滑平整。而且SW-1所制蠟型在替換為硅橡膠的過程中，常規(guī)沸水浴即可開盒、去蠟。這解決了現(xiàn)有激光燒結(jié)成型蠟所制模型可操作性差的問題。實驗結(jié)果表明，SW-1的熔點和硬度滿足頜面缺損修復(fù)領(lǐng)域的臨床需要。

4 結(jié)論

SW-1是一種具有研究價值和實際應(yīng)用前景的新型激光燒結(jié)成型蠟，本實驗為其后續(xù)研究及臨床應(yīng)用提供了實驗及理論依據(jù)。

編輯／何志斌

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。