3D打印技術(shù)在牙科領(lǐng)域的研究進展

馬宏斌 郭晶潔 呂品 張雯怡

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人類進入了數(shù)字化快速發(fā)展時代，數(shù)字化技術(shù)在各個領(lǐng)域獲得廣泛的使用。3D技術(shù)與口腔醫(yī)學(xué)具有密切的相關(guān)性，三維成像技術(shù)發(fā)展推動著3D等技術(shù)的發(fā)展，使3D技術(shù)在口腔疾病治療中得到廣泛使用。分析在牙科疾病治療中使用3D技術(shù)的情況。

關(guān)鍵詞：牙科;口腔疾病;3D打印技術(shù);精準(zhǔn)醫(yī)療;綜述

3D技術(shù)是一種利用三維數(shù)據(jù)模型，通過把打印材料組成累加構(gòu)建成一種實體產(chǎn)品的新型技術(shù)。隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛使用，數(shù)字化口腔醫(yī)療正是3D技術(shù)的體現(xiàn)。3D打印技術(shù)特別適合于口腔牙齒修復(fù)，該技術(shù)根據(jù)患者的特性制作相應(yīng)的模型，使治療精準(zhǔn)度更高。

1 3D打印技術(shù)的概述

1.1 3D打印成型技術(shù)

3D打印的成型方式可分為多種，與口腔學(xué)科關(guān)系比較密切的為三維印刷（3DP）、熔融沉積成型（FDM）以及激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）等，其中SLS常用于制作手術(shù)導(dǎo)板、修復(fù)樹脂熔模、制作種植體等，在牙列缺失等病例中使用較多。

1.2 打印材料

3D打印技術(shù)所應(yīng)用的材料一般為粉末及液體。從化學(xué)角度來看，可分為金屬、高分子以及無機非金屬。義齒、可摘局部義齒的制作一般會使用金屬、陶瓷等材料，生物相容性較高，且耐磨性理想。種植體較多應(yīng)用純鈦，可與周圍的骨結(jié)合，進行CT等檢查時不會因為種植體材料受到過多的放射干擾，安全性比較高[1]。

1.3 3D打印制作工藝

3D打印模式基于一種“降維制造”思想，使用軟件將三維模型細化為二維層片，分層堆積成一個三維實體。制作流程需進行模型構(gòu)建、生成打印格式、切片處理模型、成型加工以及模型的光整處理。在三維模型構(gòu)建中，需要解除其他的繪畫模型將其進行轉(zhuǎn)換，比較常用的有CAD或CAM軟件;軟件繪制后獲得相應(yīng)的模型，然后進行打印，以上操作是為了格式的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為STL，從而獲得更加明確的模型，并將該數(shù)據(jù)與3D打印機匹配聯(lián)通，獲得最后的結(jié)果。通過以上一系列操作后，獲得的模型精準(zhǔn)度比較高且分辨率理想[2]。

2 3D打印在牙科領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 口腔正畸治療

口腔正畸治療中經(jīng)常使用石膏模型，使用石膏進行取模，根據(jù)情況制作相應(yīng)的對應(yīng)材料。但該制作對空氣的濕度要求較高，如果保存區(qū)域濕度較大，容易受潮變形;此外，該種材料密度較低，應(yīng)用過程中容易損壞。基于口內(nèi)數(shù)字掃描模型及光固化成型3D打印技術(shù)獲得的樹脂模型，在精密度、強度以及容易保存等方面均有了較大的改進。3D打印技術(shù)應(yīng)用于正畸治療可改善牙列整齊度，且該種技術(shù)制作的正畸矯正模型可與患者牙周等組織精密契合，避免戴入后造成牙周組織損傷，具有較高的臨床應(yīng)用安全性。

邱勇等[3]在CBCT重建下利用3D打印技術(shù)對青少年正畸治療，將46例患者分為對照組及觀察組，對照組采取傳統(tǒng)的舌側(cè)托槽與黏連，觀察組利用3D技術(shù)制作個體化的舌側(cè)托槽，治療后觀察組鼻唇角、上唇上、下唇厚、美觀等方面均優(yōu)于對照組。該結(jié)果說明3D打印技術(shù)應(yīng)用于正畸治療，可獲得理想效果，其托槽準(zhǔn)確、不容易脫落，對于患者的牙齦損傷程度低，符合美觀學(xué)要求。馮全勝等[4]將接受正畸治療的40例患者分為兩組，一組使用石膏模型，一組使用3D打印模型，結(jié)果3D打印模型的測量精準(zhǔn)度明顯高于石膏模型組，該結(jié)果說明正畸治療中使用3D打印技術(shù)可精準(zhǔn)獲得模型，對治療具有積極意義。

2.2 種植牙

隨著人們對美的要求更高，種植牙的需求量也明顯提升。種植牙技術(shù)是將人工制作的模型種植進入缺位的牙齦中，替代原有牙齒的功能，是一種有效的鑲?cè)肽Ｊ?。在傳統(tǒng)的種植牙治療中，需要進行拔牙、預(yù)備植牙孔、植入骨粉、覆蓋、埋入等多個步驟，一般需要8 h，治療周期長達7個月，治療費用在1萬元以上。我國口腔種植技術(shù)發(fā)展較晚，種植體均需從國外購入，缺乏自我特色，且受到的制約因素較多，治療費用較高，臨床應(yīng)用受到限制。

3D種植牙可將種植體植入原有的缺口的牙齦中，治療方式簡單，實現(xiàn)原有壓槽的無縫結(jié)合，可明顯減輕對周圍組織的損傷，安全性較高，治療周期為1～2 h，完成該項治療需0.5 h，可明顯降低臨床治療費用，且治療費用不會超過1萬元，經(jīng)濟實惠，廣受患者歡迎[5]。

種植牙為牙冠和植入體組成，使用的材料一般為純鈦金屬銀，該種物質(zhì)具有較多的優(yōu)勢，如力學(xué)性能、抗腐蝕性能，臨床應(yīng)用比較廣泛。種植體材料類型比較多，如陶瓷類種植體及復(fù)合材料等種植;牙冠材料也具有多樣性，有黃金、鎳鉻合金等。張秀琴[6]等將42例種植牙患者分為常規(guī)組以及3D組，經(jīng)過不同的臨床治療后，3D組患者的修復(fù)成功率、咀嚼效率等均優(yōu)于常規(guī)組（P<0.05）。李偉[7]研究表明，利用3D技術(shù)進行口腔種植牙，經(jīng)過3～6個的骨整合期，種植體與牙槽骨可以牢固地粘合在一起，療效理想;同時提出在使用過程中需注意以下問題：（1）醫(yī)生需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的種植理念。傳統(tǒng)種植技術(shù)依靠口腔醫(yī)生經(jīng)驗，治療過程中根據(jù)二維資料分析牙體位置、角度等參數(shù)，具有較大的主觀性，容易出現(xiàn)偏差，影響周圍重要的組織結(jié)構(gòu)，醫(yī)生采取3D種植技術(shù)需轉(zhuǎn)變理念，在高端修復(fù)材料的基礎(chǔ)上為患者提供高端和精準(zhǔn)的治療服務(wù)，并掌握高端技術(shù)。（2）體現(xiàn)個性化的種植方案。每個患者的牙槽骨均不一樣，這就對治療的精準(zhǔn)度提出了更高的要求。目前，個性化的種植體大多數(shù)為SLS打印，制作出來的種植體強度和精準(zhǔn)度較高，且可減少使用進口材料的費用，醫(yī)生根據(jù)患者的情況而定，選取舒適且合適的修復(fù)方法。李賽娜等[8]研究顯示，膠原涂層對3D打印種植體表面的生物相容性是有影響的，臨床使用中需根據(jù)患者的情況進行選擇。

2.3 可摘義齒

傳統(tǒng)義齒在加工過程中很大程度上需要依賴加工技師的技術(shù)水平，對技師的經(jīng)驗依靠性較大，誤差率較高，因此制作出來的義齒具有較高返工率，治療效果較差，患者使用舒適度較低，滿意度不高。隨著數(shù)據(jù)化計數(shù)的發(fā)展，特別是3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，牙科產(chǎn)業(yè)開始教學(xué)轉(zhuǎn)變，形成高技術(shù)的現(xiàn)代化科技企業(yè)。

手工制作的義齒金屬內(nèi)冠在加工過程中容易出現(xiàn)變形，該種情況會使佩戴者出現(xiàn)不適，需要返工修正，不僅增加時間成本，還會影響患者的使用。相關(guān)研究顯示[9]，通過光學(xué)的掃描模式可獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將計算機輔助與3D打印技術(shù)結(jié)合形成的局部義齒，與傳統(tǒng)的印模技術(shù)對比，結(jié)構(gòu)特性理想，與口腔的解剖結(jié)構(gòu)比較貼合，貼合緊密后可有效降低患者使用的疼痛程度，對緩解壓槽骨重吸收具有重要意義。此外，給予3D技術(shù)制作并加入后期的修飾工藝，整個義齒支架制作時間明顯縮短，且緊密度提升，明顯降低返工率，對降低成本、縮短患者等待時間具有積極意義。

喬建勛等[10]研究報道，采用3D打印技術(shù)制作的活動義齒偏差率明顯低于失蠟鑄造技術(shù)制作的活動義齒，進一步說明了3D打印技術(shù)在義齒制作中的優(yōu)勢。張倩等[11]研究認為，可摘全部義齒的制作過程中，使用3D打印鈷鉻合金抗拉強度為（997±14）MPa，屈服強度為（996.7±16.8）MPa，延伸率為（20.86±1.5）%，維氏硬度為（345±3.9）HV，說明該制作方式可有效滿足口腔可摘局部義齒支架制作的要求，適合臨床推廣應(yīng)用。

3結(jié)語

近年來，3D打印技術(shù)獲得快速發(fā)展，在航天、軍工、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域均有廣泛使用。2018年，我國佛山市安齒生物科技有限公司宣布3D打印牙齒成功，標(biāo)志著3D打印技術(shù)在我國口腔學(xué)科中開始推廣使用。隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)發(fā)展及人們對口腔健康的關(guān)注，3D打印技術(shù)獲得更加快速的發(fā)展[12]。

3D打印與口腔疾病治療有著天然的匹配性。首先，3D打印技術(shù)具有比較精準(zhǔn)和個性化的特點，每個人的牙齒情況不一樣，會匹配一個唯一的三維數(shù)據(jù)，符合個性化的治療原則。其次，人類的牙齒結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工制作模型使得產(chǎn)品的精密度不高，匹配性差，導(dǎo)致患者使用過程中出現(xiàn)明顯不適，甚至?xí)鸩涣挤磻?yīng);而3D打印技術(shù)可滿足牙齒的精準(zhǔn)、個性化定制等要求。最后，牙齒治療周期一般較長，如種植牙，3D打印技術(shù)可明顯縮短模型制作及修改等時間，符合患者的需求。

雖然3D打印技術(shù)在牙科應(yīng)用中獲得理想的效果，但同時也出現(xiàn)了發(fā)展瓶頸，如目前牙科市場使用比較廣泛的材料為陶瓷、樹脂、鈦合金等，但還有未知和人體牙齒各項性能均能比較匹配的材料需要我們加大研究，突破瓶頸，獲得更多生物相容性好的材料是當(dāng)下需要開展的研究課題。

參考文獻

[1]樸芳妤.3D打印技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘，2019，19（43）：150.

[2]Kono K，Tanikawa C，Yanagita T，et al.A Novel Method to Detect 3D Mandibular Changes Related to Soft-Diet Feeding[J].Front Physiol，2017，14（8）：567-567.

[3]邱勇，宋艷.CBCT重建下3D打印技術(shù)對青少年正畸治療的應(yīng)用效果與美學(xué)評價[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2020，29（4）：133-135.

[4]馮全勝，馬笮，徐文秀，等.口腔3D 打印模型與傳統(tǒng)石膏模型精確性對比研究[J].中國老年保健醫(yī)學(xué)，2015，13（3）：80-81.

[5]CHHABRA D.Comparison and analysis of different 3d printing techniques[J].Int J Latest Trends Eng Technol，2017，8（4-1）：264-272.

[6]張秀琴，劉振華，周俊宏.3D打印技術(shù)在種植牙患者中的應(yīng)用價值探究[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2020，29（7）：145-146.

[7]李偉.3D打印技術(shù)在現(xiàn)代口腔種植牙中的應(yīng)用[J].飲食保健，2020，7（19）：46.

[8]李賽娜，康躋耀，高建萍，等.膠原涂層對3D打印種植體表面生物相容性的影響[J].中國組織工程研究，2017，21（10）：1558-1560.

[9]鎖吳采，周淳，王海濤.傳統(tǒng)種植導(dǎo)板與3D打印種植導(dǎo)板在牙缺失種植修復(fù)術(shù)中的臨床應(yīng)用比較[J].山東醫(yī)藥，2018，58（42）：75-77.

[10]喬建勛，黎日照.3D打印活動義齒支架與失蠟鑄造活動義齒支架精確度對比[J].齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2016，37（18）：2323-2325.

[11]張倩，吳文孟，寧寶麟，等.3D打印鈷鉻合金應(yīng)用于可摘局部義齒支架制作的機械性能評價[J].全科口腔醫(yī)學(xué)雜志，2016，3（1）：87-89.

[12]Seres L，Varga E Jr，Kocsis A，et al.Correction of a severe facial asymmetry with computerized planning and with the use of a rapid prototyped surgical template： a case report/technique article[J]. Head Face Med，2014（10）：27.