3D打印技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的研究

3D打印技術(shù)（Three Dimensions Printing Technology，3DP）最早由美國麻省理工學(xué)院Sac+hs等[1]人提出，現(xiàn)已成功運(yùn)用到醫(yī)學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程中。本文著重闡述3DP在口腔醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的新進(jìn)展。

1 3D打印技術(shù)

3DP是指在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)物體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或計(jì)算機(jī)斷層掃描等數(shù)據(jù)，以金屬、樹脂等為原材料，利用3D打印機(jī)快速制造任意復(fù)雜形狀3D物體的新型數(shù)字化成型技術(shù)。

根據(jù)其具體堆疊的形式，可分為熔融擠壓堆積成型、光固化立體印刷（Stereopthography，SLA）、三維噴涂粘結(jié)成型、選擇性激光燒結(jié)/熔融（Se1ected Laser Sintering/Melting，SLS/SLM）、噴墨成型等。

2 3DP在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

2.1口腔頜面外科學(xué) 在此領(lǐng)域，3DP已成為一種標(biāo)準(zhǔn)化的治療手段。

2.1.1個(gè)性化植入體 2011年，比利時(shí)Hasselt大學(xué)和LayerWise公司共同開發(fā)的人造骨骼3DP為1例83歲的骨髓炎患者\(yùn)"定制\"出下頜骨，并進(jìn)行了移植。這是世界首例人工下頜骨置換術(shù)，術(shù)后第1d患者便恢復(fù)部分說話、吞咽功能。但該金屬3DP仍處于發(fā)展初期，僅為個(gè)案。大部分仍是先用3DP制作出假體模型，然后加工成成品植入患者體內(nèi)。

2.1.2頜骨模型和手術(shù)導(dǎo)板 Fry等利用3D數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)制作出個(gè)性化的頜間夾板和定位支架，夾板在3D模型中預(yù)彎，從而準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移下頜骨需要重建的位置。Cui等在雙側(cè)顱頜面創(chuàng)傷后畸形的外科治療中，先打印個(gè)性化3D模型，在其上確定截骨位置、方向、偏移距離，并將鈦板和網(wǎng)格在其上預(yù)成形，術(shù)后達(dá)到預(yù)期效果。

2.1.3生物打印 有學(xué)者用3D打印生物支架運(yùn)用于頜骨重建術(shù)中。東京醫(yī)科大學(xué)的Matsuo[2]等以聚（L-乳酸/HA）為原料制備可吸收多孔托架，輔助牙齒移植材料一起，用于下頜骨腫瘤切除后的下頜骨重建，獲得了比金屬鈦支架更好的修復(fù)效果。此外，3DP將活細(xì)胞和支架材料一同打印是關(guān)節(jié)外科基礎(chǔ)研究領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)步性標(biāo)志。

2.2口腔內(nèi)科學(xué)

2.2.1基礎(chǔ)研究 現(xiàn)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)可以利用3DP制備整個(gè)器官或部分組織來代替牙齒或牙周組織。他們用SLS、SLA和噴墨式打印技術(shù)制備生物支架，在其中載入牙髓干細(xì)胞或多能干細(xì)胞，相應(yīng)的引導(dǎo)條件下這些干細(xì)胞分化為牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙髓組織或牙周組織，從而達(dá)到牙體組織再生的目的。

薛世華等進(jìn)行了人牙髓細(xì)胞共混物的3D生物打印。他們用人牙髓細(xì)胞作為種子細(xì)胞，海藻酸鈉-明膠水溶膠作為支架材料，3D打印獲得3D生物打印結(jié)構(gòu)體，然后浸入完全培養(yǎng)基進(jìn)行后加工培養(yǎng)。打印后的細(xì)胞體存活率可達(dá)（87±2）%。表明生物打印技術(shù)在人牙齒組織工程中應(yīng)用的可行性。

2.2.2臨床應(yīng)用 此鮮有報(bào)道：Kfir等遇到1例復(fù)雜Ⅲ類牙內(nèi)陷的患者，他們通過CT獲得牙體根管的解剖，3D打印出樹脂模型，在其上制定治療計(jì)劃，并模擬操作，最終成功對該牙行完善根管治療。

2.3口腔修復(fù)學(xué) 口腔修復(fù)學(xué)中的金屬3D打印可按計(jì)算機(jī)中的牙冠設(shè)計(jì)直接打印出金屬牙冠，是促成口腔修復(fù)醫(yī)學(xué)技術(shù)革命的重要組成部分。德國Sirona牙科設(shè)備公司開發(fā)了Cerec軟件，通過對牙齒進(jìn)行三維掃描，一次性自動(dòng)完成最終義齒的制造。目前全球約有23000名牙科醫(yī)生在使用該軟件[3]。

此外，有研究證實(shí)，用激光近形制造技術(shù)制作磨牙全冠簡便易行，牙的功能和結(jié)構(gòu)恢復(fù)率高。它用計(jì)算機(jī)掃描蠟型，然后運(yùn)用三角測量原理，得出磨牙全冠蠟型表面的高度和各測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過逆向工程軟件實(shí)施磨牙全冠外形的三維重構(gòu)。

2.4口腔正畸學(xué)

2.4.1取代石膏模型 現(xiàn)已有用3DP打印數(shù)字模型取代正畸矯正過程中的石膏模型。該3D模型更具個(gè)性化與真實(shí)性，不僅解除了印模材料給患者帶來的惡心感，還減少了制作過程中可能產(chǎn)生的形變，同時(shí)也解決了石膏模型不易儲存的問題。

2.4.2個(gè)性化托槽 王淑范[4]等用選區(qū)激光熔化直接成型技術(shù)，把個(gè)性化舌側(cè)托槽模型直接制成金屬的舌側(cè)托槽，該技術(shù)采用增加材料的方法成型零件。結(jié)果顯示該個(gè)性化舌側(cè)托槽底板能夠與患者牙齒的舌側(cè)面精密吻合，為牙齒矯正提供了一種新型的美觀又快捷的方法。

2.4.3正頜外科手術(shù)導(dǎo)板 在正頜外科術(shù)前，醫(yī)生用電腦設(shè)計(jì)并制作個(gè)性化外科導(dǎo)板，包括Le Fort截骨部位和上頜骨復(fù)位部位，術(shù)中利用這些導(dǎo)板指導(dǎo)手術(shù)，不僅縮減了手術(shù)時(shí)間，而且使上頜骨復(fù)位的誤差降到1mm以下，同時(shí)，獲得面容的美觀性更符合患者自身情況，增加了患者的滿意度。

2.5口腔種植學(xué)

2.5.1個(gè)性化種植體 由于每個(gè)患者的牙槽骨表現(xiàn)不同，且對種植外科的精確性和功能恢復(fù)性要求的增高，\"個(gè)性化種植義齒\"被提出。目前，個(gè)性化的種植體大多使用SLS打印，其制作的種植體具有較高強(qiáng)度及精確度。同時(shí)也大幅減少了進(jìn)口成品種植體的時(shí)間與金錢。

2.5.2種植導(dǎo)板 有學(xué)者用3DP設(shè)計(jì)制備樹脂或金屬的種植導(dǎo)板，該導(dǎo)板可以簡化并引導(dǎo)種植手術(shù)。他們將激光表面掃描、錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃面、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造、3D打印相結(jié)合，制備帶有植入孔、支抗孔、支抗釘、不可翻瓣區(qū)和可翻瓣區(qū)的導(dǎo)板。術(shù)中導(dǎo)板戴入口內(nèi)，可精確指導(dǎo)術(shù)者植入種植體。

3 展望

隨著口腔醫(yī)學(xué)水平的發(fā)展，個(gè)性化與美觀性的要求越來越高，3DP以其明顯優(yōu)勢在口腔科的應(yīng)用越來越成熟。目前支持3D打印的材料有限，且生物打印研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，但我們可以展望，相信3DP將給口腔醫(yī)學(xué)帶來顛覆性的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]Scahs EM，Haggerty JS，Cima MJ，et al.Three-dimensional printing technique[P].US Patent NO.5204055，1993-04-20.

[2]Matsuo A，Chiba H，Takahashi H，et al[J].Odontology，2010，98：85-88.

[3]Mittermayer F，Krepler P，Dominkus M，et al.Long-term follow-up of uncemented tumor endoprostheses for the lower extremity[J].Clin Orthop Relat Res，2001，（388）：167-177.

[4]王淑范，楊永強(qiáng).舌側(cè)托槽的數(shù)字化3D打印技術(shù)[J].廣東牙病防治，2013，21（8）：408-411.

編輯/哈濤