SLM制作純鈦可摘局部義齒支架的X線探傷研究

邱麗芳 毛然然

[關(guān)鍵詞]選擇性激光熔覆;可摘義齒;加工精度;X線探傷;適合性

牙列缺損是指在上頜或下頜的牙列中有數(shù)目不等的牙齒缺失，易造成咀嚼功能障礙，引發(fā)牙齒松動(dòng)，影響美觀，嚴(yán)重影響患者健康與生活質(zhì)量[1-2]。固定局部義齒、種植支持及可摘局部義齒為目前牙列缺損的主要修復(fù)方式，其中可摘局部義齒修復(fù)具有創(chuàng)傷較低、預(yù)后較好且價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在臨床實(shí)踐中占據(jù)著很大比例，但可摘局部義齒支架制作過(guò)程復(fù)雜繁瑣，每個(gè)環(huán)節(jié)均存在影響加工精度的因素[3-4]。選擇性激光熔覆（Selective lasermelting，SLM）是一種口腔修復(fù)體制作領(lǐng)域的以增材制造技術(shù)為基礎(chǔ)的新技術(shù)，可大量加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜物體，成型件結(jié)構(gòu)致密且尺寸精度高[5-6]。有研究者[7]使用SLM制作可摘局部義齒鈷鉻合金支架，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部質(zhì)量及適合性良好，但目前關(guān)于SLM制作純鈦可摘局部義齒支架的X線探傷研究較少。因此，本研究就SLM制作純鈦可摘局部義齒支架的X線探傷情況及加工精度、適合性進(jìn)行了評(píng)估，以期為SLM臨床應(yīng)用提供參考，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料和方法

1.1 原始石膏模型獲?。哼x取2019年1月于筆者醫(yī)院就診的1例肯氏Ⅱ類(lèi)牙列缺損患者，其15、16、17牙缺失，該患者進(jìn)行基牙頜支托窩、導(dǎo)平面、間隙卡溝預(yù)備，完成可摘局部義齒修復(fù)。經(jīng)患者知情同意并獲得筆者醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，常規(guī)制取印模并翻制超硬石膏模型（上海醫(yī)療器械股份有限公司），再通過(guò)加成型硅橡膠印模材料（德國(guó)DMG公司）翻制成10副模型。

1.2 可摘局部義齒支架制作

1.2.1 SLM純鈦支架：從10副模型中隨機(jī)選取1副模型使用三維光學(xué)掃描儀（武漢中觀自動(dòng)化科技有限公司，型號(hào)：CS-2M-ATOS）掃描，重建數(shù)字化工作模型，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（深圳智城計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有限公司）完成可摘局部義齒支架的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以.stl格式導(dǎo)入Magics軟件（上海聯(lián)泰科技股份有限公司），設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)并分層，使用平均粒徑約38μm的純鈦粉末（湖南頂立科技有限公司），通過(guò)SLM三維3D打印成型機(jī)（香港瑞豐先進(jìn)制造技術(shù)有限公司）三維打印10個(gè)可摘局部義齒純鈦支架，去除支撐結(jié)構(gòu)，緩慢升溫至800℃，保溫4h，氬氣冷卻。

1.2.2 鑄造純鈦支架：由1名口腔技師使用上述10副超硬石膏模型制作可摘局部義齒支架蠟型，所有蠟型各部件與模型貼合，用磷酸鹽包埋料包埋，純鈦鑄造機(jī)（河南圣邦精密鑄造有限公司，型號(hào)：XJ-11）鑄造純鈦支架10個(gè)，采用Al2O3砂粒對(duì)冠內(nèi)面噴砂30s，切除鑄道，打磨拋光。

1.3 SLM純鈦支架的加工精度檢測(cè)：將SLM純鈦支架表面均勻噴布一薄層顯像劑（成都派瑞義齒科技發(fā)展有限公司），使用三維光學(xué)掃描儀掃描，獲取多視場(chǎng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將支架掃描數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入Geomagic Qualify 13軟件（美國(guó)Geomagic公司），進(jìn)行3D偏差分析。隨后將10個(gè)支架表面掃描與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同時(shí)導(dǎo)入Geomagic Studio 2013軟件（美國(guó)Geomagic公司）中進(jìn)行聯(lián)合處理，完成后導(dǎo)入Geomagic Qualify13軟件進(jìn)行總體3D偏差分析，設(shè)置測(cè)試最大臨界值為1.0000mm，設(shè)置測(cè)試最小臨界值分別為-1.0000mm，設(shè)置測(cè)試最大名義值為0.1000 mm，設(shè)置測(cè)試最小名義值分別為-0.1000mm，觀察并計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)在各個(gè)分段（±0.100、±0.200、±0.300 mm）中的吻合度。

1.4 SLM純鈦支架的X線探傷檢測(cè)：采用X線機(jī)（北京西化儀科技有限公司，型號(hào)：M379330）拍攝SLM純鈦支架與鑄造純鈦支架，觀察X線片上的可摘局部義齒支架內(nèi)部是否有氣孔、裂痕等缺陷，記錄支架內(nèi)部缺陷的個(gè)數(shù)和位置。設(shè)置曝光條件為：管電流200mA，管電壓70kV，照射距離約50cm，曝光時(shí)間63ms。

1.5 SLM純鈦支架的適合性檢測(cè)：SLM純鈦支架與鑄造純鈦支架經(jīng)常規(guī)打磨、拋光后完全就位于相應(yīng)石膏模型上，肉眼檢查其頜支托、卡環(huán)、鄰面板等部件是否到位，觀察支架組織面與石膏模型對(duì)應(yīng)區(qū)域是否緊貼，手動(dòng)按壓支架檢測(cè)動(dòng)度。然后在冠內(nèi)注入硅橡膠輕體，制取修復(fù)體與預(yù)備體之間的粘接間隙，制備硅橡膠間隙印模試件，將硅橡膠間隙印模試件于體視顯微鏡（北京西化儀科技有限公司，型號(hào)：MIC-SMZ168TL）下使用ACT-2U圖像分析軟件（日本Nikon公司）測(cè)量冠內(nèi)面與代型表面間的垂直間隙。測(cè)量點(diǎn)示意圖見(jiàn)圖1，測(cè)量3次，取平均值。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：使用SPSS 22.0軟件，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的X線探傷結(jié)果，采用t檢驗(yàn)比較SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的適合性測(cè)量結(jié)果，計(jì)量資料以（x?±s）表示，P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 SLM純鈦支架的加工精度：3D偏差圖顯示，SLM純鈦可摘局部義齒支架整體呈現(xiàn)綠色，其整體3D偏差處于-0.1～0.1mm之間（見(jiàn)圖2）。3D精度分析結(jié)果顯示，SLM純鈦可摘局部義齒支架SD 偏差為0.082mm，RMS偏差為0.106mm，Mean偏差為0.087mm。見(jiàn)表1。

2.2 SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的X線探傷結(jié)果：鑄造純鈦支架的內(nèi)部氣孔數(shù)顯著高于SLM純鈦支架，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2、圖3。

2.3 SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的適合性測(cè)量結(jié)果：SLM純鈦支架就位于石膏模型后肉眼觀察可見(jiàn)卡環(huán)、頜支托等部件完全就位，支架組織面與石膏模型緊密貼合，手動(dòng)按壓支架無(wú)明顯翹動(dòng)。SLM純鈦支架邊緣、肩臺(tái)中央、軸面中央、牙合面中央適合性明顯優(yōu)于鑄造純鈦支架，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表3。

3 討論

隨著全球人口不斷增加及人均壽命提升，人口老齡化越發(fā)嚴(yán)重，牙列缺損比例逐漸增加[8]。據(jù)調(diào)查顯示[9]45～54歲年齡組里有9%出現(xiàn)牙列缺損，65～74歲年齡組里有38%出現(xiàn)牙列缺損，75～84歲年齡組里有45%出現(xiàn)牙列缺損。牙列缺損會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生多種影響，主要包括引起咀嚼能力下降、語(yǔ)言功能障礙、牙齒脫落等。有研究表明[10]牙缺失修復(fù)越晚，其修復(fù)效果越差，從而對(duì)機(jī)體造成功能障礙越嚴(yán)重。因此，尋求有效方法對(duì)牙列缺損患者進(jìn)行早期修復(fù)有助于提升患者健康水平及生活質(zhì)量。

固定局部義齒、可摘局部義齒及種植輔助修復(fù)為牙列缺損的主要修復(fù)方式，當(dāng)前種植輔助修復(fù)及固定局部義齒修復(fù)在臨床的應(yīng)用較為普遍，但患者存在軟硬組織大量缺失及牙周病等醫(yī)學(xué)禁忌證時(shí)，可摘局部義齒修復(fù)是一種更為合適的修復(fù)方式?？烧植苛x齒支架制作過(guò)程相當(dāng)冗余、繁瑣，包括復(fù)制模型、模型試上合架、試排人工牙、工作模型設(shè)計(jì)、工作模型處理、復(fù)制耐高溫模型、制作義齒支架熔模、包埋及鑄造、支架后處理及塑料充填，各環(huán)節(jié)存在的模型浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度變化、多次摘戴熔模、磷酸鹽耐火材料粉液比例不當(dāng)、攪拌不均、灌注不當(dāng)及硬化劑在鑄圈預(yù)熱階段未去除干凈等因素均會(huì)影響最終精度[11]。SLM是一種基于“增材”方式的快速成型技術(shù)，其加工修復(fù)體的內(nèi)部致密性好，其密度可達(dá)99.8%，材料利用率高，回收再利用率可達(dá)95.0%，可大量加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜物體，摒棄后續(xù)的排牙及塑料充填程序，避免傳統(tǒng)失蠟鑄造技術(shù)的繁瑣流程，減少可摘局部義齒支架制作過(guò)程中的誤差，提高可摘局部義齒加工精度[12]?？烧植苛x齒金屬支架加工精度是評(píng)價(jià)該制作工藝的重要指標(biāo)，可決定可摘局部義齒能否正常行使功能，也是臨床保證可摘局部義齒金屬支架適合性良好的重要前提。本研究通過(guò)SLM制作的可摘局部義齒純鈦支架的整體平均誤差為（0.087±0.082）mm，這與黨玉琪等[13]研究結(jié)果相似，可見(jiàn)該加工精度高，可滿足臨床要求。金屬修復(fù)體鑄造過(guò)程中修復(fù)體內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔和氣孔等缺陷，而這些缺陷導(dǎo)致可摘局部義齒強(qiáng)度降低，從而使其使用壽命縮短。X線探傷檢測(cè)技術(shù)是臨床常用的修復(fù)體無(wú)損探傷檢測(cè)技術(shù)，具有縮孔和氣孔等缺陷易定量、定位、定性的優(yōu)點(diǎn)[14]。

本研究使用X線對(duì)可摘局部義齒鈷鉻合金支架的內(nèi)部進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與傳統(tǒng)鑄造純鈦支架進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)SLM純鈦支架內(nèi)部影像均勻，無(wú)縮孔、氣孔等缺陷，鑄造純鈦支架的內(nèi)部氣孔數(shù)顯著高于SLM純鈦支架，說(shuō)明可摘局部義齒鈷鉻合金支架內(nèi)部質(zhì)量良好?？烧植苛x齒金屬支架的適合性對(duì)患者預(yù)后有較大影響，適合性良好的可摘局部義齒金屬支架能減少患者口腔菌斑堆積，使患者摘戴方便[15]。本研究采用肉眼觀察法和硅橡膠測(cè)量法評(píng)價(jià)其適合性，發(fā)現(xiàn)SLM純鈦支架就位于石膏模型后，肉眼觀察可見(jiàn)卡環(huán)、頜支托等部件完全就位，支架組織面與石膏模型緊密貼合，手動(dòng)按壓支架無(wú)明顯翹動(dòng)。SLM純鈦支架邊緣、肩臺(tái)中央、軸面中央、牙合面中央適合性明顯優(yōu)于鑄造純鈦支架，提示可摘局部義齒鈷鉻合金支架的適合性良好。

綜上所述，SLM制作純鈦可摘局部義齒支架的加工精度、X線探傷情況、適合性良好，可以滿足臨床要求，可為臨床應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。但目前國(guó)際上關(guān)于可摘局部義齒支架適合性評(píng)價(jià)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，關(guān)于可摘局部義齒支架適合性的更客觀、科學(xué)的測(cè)量方法，尚待進(jìn)一步研究。