3D打印技術(shù)在口腔修復(fù)中的運(yùn)用

夏雨凝，馬楚凡，陳吉華

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2016年1月—2017年10月于我院行全瓷冠修復(fù)的患者80例，牙體預(yù)備數(shù)分別為1顆、2顆、3顆和4顆，各20例。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡25～50歲，口內(nèi)牙列完整(第三磨牙除外)，安氏Ⅰ類關(guān)系；無(wú)顳下頜關(guān)節(jié)相關(guān)疾?。唤】禒顩r良好，無(wú)系統(tǒng)性疾??；依從性好能配合相關(guān)研究。

1.2材料與器械 椅旁CEREC3D CAD/CAM(德國(guó)，Vita)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(Delcam Dental 2010版)、Repetier-Host打印控制軟件(version 0.95F)、3D打印機(jī)(桌面型、雙噴頭)、PLA 3D打印材料、打磨拋光機(jī)、計(jì)時(shí)器、硅橡膠印模材料(DMG)、成品托盤，超硬石膏、自凝樹(shù)脂(上海新世紀(jì)齒科有限公司)、調(diào)拌刀、紅藍(lán)咬合紙、渦輪機(jī)、車針。

1.3模型制備 在患者完成牙體預(yù)備后，選擇合適的托盤(托盤內(nèi)壁與牙齒間保持3～4 mm間隙)，以1∶1的比例均勻混合硅橡膠的基質(zhì)與催化劑，混勻后放入托盤制取初模，待硅橡膠結(jié)固后取出托盤，用修形刀去除肩臺(tái)、牙齦乳頭、牙間隙等部位以及妨礙二次就位的倒凹，并雕刻出排溢道。清潔基牙上的唾液與血液，并在基牙周圍及托盤內(nèi)注入輕體進(jìn)行二次取模，待印模材料固化后取出托盤，沖洗干凈，放置30 min后用超硬石膏灌模。模型制取完成后首先檢查其完整性，能否和對(duì)合模型形成穩(wěn)定的咬合，去除組織面上的石膏瘤，檢查基牙肩臺(tái)邊緣是否完整連續(xù)、有無(wú)氣泡，如果沒(méi)有達(dá)到要求需要重新制取模型。

1.4牙冠制作 所有患者分別使用3D打印技術(shù)(觀察組)和傳統(tǒng)自凝樹(shù)脂法(對(duì)照組)制作臨時(shí)修復(fù)體。

1.4.1觀察組：先使用CEREC3D系統(tǒng)的顯影探頭對(duì)患者口內(nèi)情況進(jìn)行掃描，將口內(nèi)情況轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，運(yùn)用CAD/CAM的設(shè)計(jì)軟件對(duì)臨時(shí)冠進(jìn)行設(shè)計(jì)。以牙體預(yù)備數(shù)為1顆舉例說(shuō)明，先選定工作牙位，導(dǎo)入掃描數(shù)據(jù)并生成修復(fù)體，通過(guò)參考基牙與對(duì)合牙及鄰牙的關(guān)系、肩臺(tái)的情況對(duì)修復(fù)體的外形進(jìn)行修改，并完成修復(fù)體生成的數(shù)據(jù)文件。接著將文件導(dǎo)入Repetier-Host打印控制軟件，用代碼生成軟件對(duì)文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后使用3D打印機(jī)制作牙冠，再對(duì)得到的修復(fù)體進(jìn)行簡(jiǎn)單的修形、拋光即可完成。見(jiàn)圖1。

1.4.2對(duì)照組：傳統(tǒng)的手工自凝樹(shù)脂法來(lái)制作臨時(shí)冠，在石膏模型的基牙及鄰牙處涂布分離劑，自凝樹(shù)脂按照粉液比2∶1混合均勻，待樹(shù)脂達(dá)到面團(tuán)期時(shí)將其放在基牙模型上塑形，待凝固后取下，修整拋光。見(jiàn)圖2。

10～18周齡后，蛋雞逐漸進(jìn)入到育成階段，需要及時(shí)對(duì)蛋雞進(jìn)行轉(zhuǎn)群處理。轉(zhuǎn)群后，當(dāng)雞群中出現(xiàn)第一枚雞蛋時(shí)，要逐漸更換產(chǎn)蛋雞飼料，將產(chǎn)蛋雞飼料和育成后期的雞飼料混合后，按照循序漸進(jìn)的原則進(jìn)行更換。產(chǎn)蛋雞飼料中鈣元素含量提高2%以上，粗蛋白水平控制在16%左右。在整個(gè)育雛和產(chǎn)蛋期間，一定要做好蛋雞各項(xiàng)指標(biāo)記錄工作，包括雞體重變化、生長(zhǎng)發(fā)育變化、免疫記錄、藥物保健記錄、飼料添加劑使用情況以及蛋雞的實(shí)際產(chǎn)量情況。

圖1應(yīng)用3D打印技術(shù)制作的牙冠

1A.CEREC3D系統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)；1B.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制作技術(shù)軟件設(shè)計(jì)牙冠；1C.3D打印的牙冠

圖2應(yīng)用自凝樹(shù)脂制作的牙冠

1.5觀察指標(biāo)

1.5.1牙冠制作時(shí)間：牙冠制作時(shí)間用計(jì)時(shí)器記錄3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)自凝樹(shù)脂法分別制作臨時(shí)修復(fù)體所用時(shí)間。

1.5.2戴牙時(shí)間：戴牙時(shí)間為醫(yī)師分別為患者試戴兩種臨時(shí)冠時(shí)，用計(jì)時(shí)器記錄所用時(shí)間。戴牙標(biāo)準(zhǔn)如下：①牙冠就位，臨時(shí)冠邊緣與基牙肩臺(tái)相接處無(wú)明顯縫隙和臺(tái)階；②鄰接良好，鄰接處放一張紅色咬合紙張(厚度40 μm)，待牙冠就位后壓住臨時(shí)冠并抽出咬合紙，咬合紙可恰好有阻力的抽出但沒(méi)有破損；③咬合良好，用紅藍(lán)咬合紙調(diào)整臨時(shí)冠咬合，確保在行正中、前伸、側(cè)方運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)明顯咬合高點(diǎn)和咬合干擾，且患者自述無(wú)明顯不適。

1.5.3修復(fù)成功率：參考牙體修復(fù)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分為以下4個(gè)等級(jí)[5-6]，①優(yōu)秀：完全恢復(fù)了缺損牙體功能，患者對(duì)整體修復(fù)效果非常滿意；②良好：完全恢復(fù)了缺損牙體功能，患者對(duì)整體修復(fù)效果基本滿意，即對(duì)臨時(shí)冠功能滿意，但對(duì)顏色或外形不甚滿意；③一般：恢復(fù)了部分缺損牙體功能，如存在鄰接過(guò)松或沒(méi)有咬合等情況，患者對(duì)修復(fù)效果不滿意；④差：基本沒(méi)有恢復(fù)缺損牙體功能，患者對(duì)修復(fù)效果不滿意。成功率計(jì)算公式：修復(fù)成功率=(優(yōu)秀+良好)/總例數(shù)×100%。

1.5.4修復(fù)效果滿意度評(píng)價(jià)：滿意度評(píng)價(jià)參考馬克強(qiáng)等[7]相關(guān)研究，自制滿意度評(píng)價(jià)問(wèn)卷表對(duì)患者牙體修復(fù)的滿意度進(jìn)行評(píng)估，包括牙冠顏色、形態(tài)、咀嚼功能、舒適性4個(gè)方面，每個(gè)方面滿分為100分。0～29分為非常不滿意、30～54分為不滿意、55～69分為一般、70～84分為滿意、85～100分為非常滿意。滿意率計(jì)算公式：滿意率=(非常滿意+滿意)/總例數(shù)×100%。

1.6變量控制 兩種臨時(shí)冠在戴牙前分別隨機(jī)裝入編號(hào)為1和2的小紙袋中，并配套相應(yīng)編號(hào)的調(diào)查問(wèn)卷，做好記錄。戴牙時(shí)醫(yī)師按照編號(hào)順序戴牙并囑患者填寫調(diào)查問(wèn)卷，操作醫(yī)師和患者對(duì)所試戴牙冠的制作方法并不知情，并保證對(duì)于同一位患者在試戴兩種牙冠時(shí)操作醫(yī)師為同一人。

2 結(jié)果

2.1牙冠制作時(shí)間比較 觀察組牙體預(yù)備數(shù)為1顆、2顆、3顆和4顆的牙冠制作時(shí)間與對(duì)照組相比均明顯減少(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 兩組行全瓷冠修復(fù)患者不同牙體預(yù)備數(shù)的牙冠制作時(shí)間比較

注：觀察組使用3D打印技術(shù)，對(duì)照組使用傳統(tǒng)自凝樹(shù)脂法；與對(duì)照組比較，aP<0.05

2.2戴牙時(shí)間比較 觀察組牙體預(yù)備數(shù)為1顆、2顆、3顆和4顆的戴牙時(shí)間與對(duì)照組相比均明顯減少(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 兩組行全瓷冠修復(fù)患者不同牙體預(yù)備數(shù)的戴牙時(shí)間比較

注：觀察組使用3D打印技術(shù)，對(duì)照組使用傳統(tǒng)自凝樹(shù)脂法；與對(duì)照組比較，aP<0.05

2.3修復(fù)成功率 觀察組的修復(fù)成功率高于對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3 兩組行全瓷冠修復(fù)患者的成功率比較[例(%)]

注：觀察組使用3D打印技術(shù)，對(duì)照組使用傳統(tǒng)自凝樹(shù)脂法；與對(duì)照組比較，aP<0.05

2.4滿意率 觀察組的外形、咬合、舒適度滿意率均高于對(duì)照組(P<0.05)。但兩組顏色滿意率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表4。

表4 兩組行全瓷冠修復(fù)患者的滿意率比較(例)

注：觀察組使用3D打印技術(shù)，對(duì)照組使用傳統(tǒng)自凝樹(shù)脂法；與對(duì)照組比較，aP<0.05

3 討論

快速成型技術(shù)是在現(xiàn)代激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來(lái)的。以全新的“分層添加”理念為理論基礎(chǔ)，擺脫了傳統(tǒng)制造業(yè)依靠切削成型的老方法，已發(fā)展成為現(xiàn)代制造業(yè)的前沿產(chǎn)業(yè)之一。其中3D打印是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，由數(shù)字化、精密機(jī)械、材料科學(xué)等技術(shù)共同合作完成。主要通過(guò)掃描將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)并控制3D打印機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)分層疊加打印的產(chǎn)品制造。用3D打印技術(shù)制作修復(fù)體能避免傳統(tǒng)人工法的工序復(fù)雜、美觀性不確定[8]、患者就診次數(shù)增加、就診時(shí)間長(zhǎng)等一系列缺點(diǎn)，可以完成醫(yī)患雙方滿意度最大化的修復(fù)體制作[9]。

在我國(guó)口腔修復(fù)領(lǐng)域，對(duì)3D打印技術(shù)的研究較早。早在2003年就探究了制作口內(nèi)固定修復(fù)體的技術(shù)方法，主要是利用描述儀器對(duì)預(yù)備后的基牙進(jìn)行掃描并制作成牙冠。通過(guò)這種數(shù)字化技術(shù)可以快速、直觀地向患者模擬永久修復(fù)后的效果，以便患者和醫(yī)師進(jìn)一步溝通調(diào)整設(shè)計(jì)方案。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)很多，首先，在數(shù)據(jù)收集階段，不需要制取模型，解決了部分患者在取模時(shí)惡心的問(wèn)題，改善了患者的就診感受，同時(shí)節(jié)約取模、灌模和寄送模型的時(shí)間，避免了石膏固化膨脹所帶來(lái)的誤差；其次，在義齒的設(shè)計(jì)階段，可以在軟件的模擬下檢驗(yàn)牙體的預(yù)備量是否足夠、有無(wú)合適的就位道等問(wèn)題，可將結(jié)果快速反饋給臨床醫(yī)生，方便醫(yī)生對(duì)基牙進(jìn)行調(diào)改，而不是等到模型送到技師處制作時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，減少了患者不必要的就診次數(shù)，提高了治療質(zhì)量；最后，在制作臨時(shí)冠短期修復(fù)試戴階段，可根據(jù)試戴情況和患者反饋調(diào)整牙齒的外形、顏色、偏轉(zhuǎn)角度、與鄰牙以及面型的動(dòng)靜態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)系等[10]。使最終修復(fù)體達(dá)到令醫(yī)患雙方更加滿意的效果，這樣更符合現(xiàn)代患者對(duì)美學(xué)修復(fù)日益提高的需求和口腔修復(fù)領(lǐng)域所提倡的個(gè)性化修復(fù)治療理念，為最終修復(fù)體的制作提供明確的指導(dǎo)。

目前，用于3D打印技術(shù)材料也很多，如樹(shù)脂、金屬粉末、陶瓷、細(xì)胞等[11]。本研究中所使用的PLA材料在醫(yī)用領(lǐng)域的藥物控制釋放體系、骨科固定和組織修復(fù)材料、免拆型外科縫合線等方面應(yīng)用廣泛，具有良好的生物相容性、機(jī)械性能、物理性能和可降解性，是生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中最重要的材料之一[12]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀察組與對(duì)照組相比牙冠制作時(shí)間明顯減少，且隨著牙體預(yù)備數(shù)量的上升，時(shí)間差異也越大。表明3D打印在制作效率上明顯優(yōu)于人工制作，對(duì)照組的牙冠制作時(shí)間只記錄了自凝樹(shù)脂堆塑臨時(shí)牙所用的時(shí)間，如果計(jì)算取模、灌模、等待石膏固化、修整模型和送技師制作的時(shí)間，差異將會(huì)更加明顯，充分顯示了3D打印技術(shù)便捷高效的優(yōu)勢(shì)。

本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，觀察組與對(duì)照組相比戴牙時(shí)間明顯減少，且隨著牙體預(yù)備數(shù)量的上升，時(shí)間差異也越大。表明3D打印在制作精確度上明顯優(yōu)于人工制作。首先，傳統(tǒng)法是用自凝樹(shù)脂堆塑牙冠，待樹(shù)脂固化后取下修形，在調(diào)改過(guò)程中會(huì)反復(fù)在模型上試戴臨時(shí)冠，對(duì)模型會(huì)產(chǎn)生一定的磨損，進(jìn)而容易產(chǎn)生密合不良、鄰接剩余材料過(guò)多等問(wèn)題，從而在戴牙時(shí)延長(zhǎng)了鄰面的調(diào)整時(shí)間。其次，傳統(tǒng)法制作臨時(shí)冠時(shí)基本不上牙合架或只上簡(jiǎn)易牙合架，導(dǎo)致技師在調(diào)整咬合時(shí)只能粗略模擬正中關(guān)系時(shí)的咬合，試戴時(shí)調(diào)整咬合時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。

在修復(fù)成功率方面，觀察組的修復(fù)成功率高于對(duì)照組，對(duì)照組中還出現(xiàn)了評(píng)定為差的病例，這是由于人工制作的效果依賴于技術(shù)敏感性，新入職的技師不能很好地把握牙齒形態(tài)、鄰接和咬合關(guān)系，從而導(dǎo)致臨時(shí)牙冠沒(méi)有恢復(fù)鄰接和咬合關(guān)系，且患者對(duì)牙冠形態(tài)也不甚滿意。而3D打印為計(jì)算機(jī)操控，不存在技術(shù)敏感性且發(fā)揮穩(wěn)定，這是傳統(tǒng)法所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。

在患者滿意率方面，除顏色外，觀察組的外形、咬合和舒適度的滿意率均高于對(duì)照組。顏色問(wèn)題是由于材料限制，3D打印材料和樹(shù)脂材料只有一種顏色，這就造成了臨時(shí)冠與患者鄰牙顏色不能到達(dá)協(xié)調(diào)，所以顏色滿意度差別不大。因?yàn)?D打印技術(shù)精確、細(xì)致，所以其余方面取得了較高的滿意度。

成功修復(fù)需要醫(yī)患雙方對(duì)最終修復(fù)效果達(dá)成統(tǒng)一的意見(jiàn)，而對(duì)于某些美學(xué)要求極髙或者牙齒情況特殊的病例，單純靠醫(yī)生在設(shè)計(jì)單上的文字描述和石膏模型所能提供的信息完全不夠，技師很難制作出令患者滿意的修復(fù)體。這時(shí)可以用3D打印技術(shù)制作個(gè)性化臨時(shí)冠，其作用是牙體預(yù)備完成后為最終修復(fù)效果提供模擬。雖然臨時(shí)冠只在患者口內(nèi)存在很短的時(shí)間，但作用極大，不僅幫助隔絕牙髓組織可能受到的刺激、保護(hù)剩余牙體組織的完整性、維持間隙的存在，還能模擬未來(lái)修復(fù)體的外觀，為醫(yī)生和患者提供快速的信息反饋，方便醫(yī)生和技師對(duì)最終修復(fù)效果做出調(diào)整，患者也能更容易認(rèn)同最終的修復(fù)效果。因此，一個(gè)具備合理外形和色澤的臨時(shí)冠可作為臨床修復(fù)工作的重要參考[13-15]。然而，臨時(shí)冠僅依靠醫(yī)師或技師手工操作，制作程序復(fù)雜、椅旁工作時(shí)間長(zhǎng)、效率低下，所以臨床上引進(jìn)和發(fā)展3D打印技術(shù)是必要的。

CEREC3D椅旁修復(fù)系統(tǒng)制作的貼面、嵌體、高嵌體、全冠等修復(fù)體因?yàn)榫哂羞吘壝芎闲粤己?、耗時(shí)短、異物感小、美觀效果強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在臨床上得到大量的應(yīng)用[16]。全瓷強(qiáng)度高，不會(huì)輕易斷裂可以高度拋光，能達(dá)到極佳的美學(xué)效果[17]。CAD/CAM修復(fù)方式由于采用了先進(jìn)的光學(xué)印模技術(shù)，人與計(jì)算機(jī)合作設(shè)計(jì)，所以制作出的牙冠邊緣密合性非常優(yōu)良[18]。目前，3D打印技術(shù)雖然無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)義齒生產(chǎn)全程自動(dòng)化，但其與口內(nèi)或模型掃描技術(shù)及CAD技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用后，加工效率不斷提高，完全可以替代傳統(tǒng)美學(xué)蠟型及個(gè)性化臨時(shí)冠等美學(xué)模板的設(shè)計(jì)、制作，從而大幅提高義齒完成效率、精度，節(jié)省椅旁工作時(shí)間并取得良好的效果[19-20]。

綜上所述，運(yùn)用3D打印技術(shù)制作模型所需的時(shí)間和戴牙時(shí)間明顯低于傳統(tǒng)方法制作的模型，而且成功率和滿意度也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法。因此，使用3D打印技術(shù)制作模型，可以有效減少工作時(shí)間和提高工作效率，且修復(fù)效果良好。

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