3D打印技術(shù)在口腔修復中的運用

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的患者80例，牙體預備數(shù)分別為1顆、2顆、3顆和4顆，各20例。納入標準：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；無顳下頜關(guān)節(jié)相關(guān)疾病；健康狀況良好，無系統(tǒng)性疾病；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，Vita)、計算機輔助設(shè)計軟件(Delcam Dental 2010版)、Repetier-Host打印控制軟件(version 0.95F)、3D打印機(桌面型、雙噴頭)、PLA 3D打印材料、打磨拋光機、計時器、硅橡膠印模材料(DMG)、成品托盤，超硬石膏、自凝樹脂(上海新世紀齒科有限公司)、調(diào)拌刀、紅藍咬合紙、渦輪機、車針。

1.3模型制備 在患者完成牙體預備后，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、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，檢查基牙肩臺邊緣是否完整連續(xù)、有無氣泡，如果沒有達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)自凝樹脂法(對照組)制作臨時修復體。

1.4.1觀察組：先使用CEREC3D系統(tǒng)的顯影探頭對患者口內(nèi)情況進行掃描，將口內(nèi)情況轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息導入計算機，運用CAD/CAM的設(shè)計軟件對臨時冠進行設(shè)計。以牙體預備數(shù)為1顆舉例說明，先選定工作牙位，導入掃描數(shù)據(jù)并生成修復體，通過參考基牙與對合牙及鄰牙的關(guān)系、肩臺的情況對修復體的外形進行修改，并完成修復體生成的數(shù)據(jù)文件。接著將文件導入Repetier-Host打印控制軟件，用代碼生成軟件對文件進行轉(zhuǎn)換，最后使用3D打印機制作牙冠，再對得到的修復體進行簡單的修形、拋光即可完成。見圖1。

1.4.2對照組：傳統(tǒng)的手工自凝樹脂法來制作臨時冠，在石膏模型的基牙及鄰牙處涂布分離劑，自凝樹脂按照粉液比2∶1混合均勻，待樹脂達到面團期時將其放在基牙模型上塑形，待凝固后取下，修整拋光。見圖2。

10～18周齡后，蛋雞逐漸進入到育成階段，需要及時對蛋雞進行轉(zhuǎn)群處理。轉(zhuǎn)群后，當雞群中出現(xiàn)第一枚雞蛋時，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，按照循序漸進的原則進行更換。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。在整個育雛和產(chǎn)蛋期間，一定要做好蛋雞各項指標記錄工作，包括雞體重變化、生長發(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際產(chǎn)量情況。

圖1應用3D打印技術(shù)制作的牙冠

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

圖2應用自凝樹脂制作的牙冠

1.5觀察指標

1.5.1牙冠制作時間：牙冠制作時間用計時器記錄3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)自凝樹脂法分別制作臨時修復體所用時間。

1.5.2戴牙時間：戴牙時間為醫(yī)師分別為患者試戴兩種臨時冠時，用計時器記錄所用時間。戴牙標準如下：①牙冠就位，臨時冠邊緣與基牙肩臺相接處無明顯縫隙和臺階；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冠并抽出咬合紙，咬合紙可恰好有阻力的抽出但沒有破損；③咬合良好，用紅藍咬合紙調(diào)整臨時冠咬合，確保在行正中、前伸、側(cè)方運動時無明顯咬合高點和咬合干擾，且患者自述無明顯不適。

1.5.3修復成功率：參考牙體修復的評定標準分為以下4個等級[5-6]，①優(yōu)秀：完全恢復了缺損牙體功能，患者對整體修復效果非常滿意；②良好：完全恢復了缺損牙體功能，患者對整體修復效果基本滿意，即對臨時冠功能滿意，但對顏色或外形不甚滿意；③一般：恢復了部分缺損牙體功能，如存在鄰接過松或沒有咬合等情況，患者對修復效果不滿意；④差：基本沒有恢復缺損牙體功能，患者對修復效果不滿意。成功率計算公式：修復成功率=(優(yōu)秀+良好)/總例數(shù)×100%。

1.5.4修復效果滿意度評價：滿意度評價參考馬克強等[7]相關(guān)研究，自制滿意度評價問卷表對患者牙體修復的滿意度進行評估，包括牙冠顏色、形態(tài)、咀嚼功能、舒適性4個方面，每個方面滿分為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 兩種臨時冠在戴牙前分別隨機裝入編號為1和2的小紙袋中，并配套相應編號的調(diào)查問卷，做好記錄。戴牙時醫(yī)師按照編號順序戴牙并囑患者填寫調(diào)查問卷，操作醫(yī)師和患者對所試戴牙冠的制作方法并不知情，并保證對于同一位患者在試戴兩種牙冠時操作醫(yī)師為同一人。

2 結(jié)果

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

表1 兩組行全瓷冠修復患者不同牙體預備數(shù)的牙冠制作時間比較

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

2.2戴牙時間比較 觀察組牙體預備數(shù)為1顆、2顆、3顆和4顆的戴牙時間與對照組相比均明顯減少(P<0.05)。見表2。

表2 兩組行全瓷冠修復患者不同牙體預備數(shù)的戴牙時間比較

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

2.3修復成功率 觀察組的修復成功率高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組行全瓷冠修復患者的成功率比較[例(%)]

注：觀察組使用3D打印技術(shù)，對照組使用傳統(tǒng)自凝樹脂法；與對照組比較，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照組(P<0.05)。但兩組顏色滿意率比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 兩組行全瓷冠修復患者的滿意率比較(例)

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

3 討論

快速成型技術(shù)是在現(xiàn)代激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。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、精密機械、材料科學等技術(shù)共同合作完成。主要通過掃描將信號輸入計算機，由計算機輔助設(shè)計并控制3D打印機，來實現(xiàn)分層疊加打印的產(chǎn)品制造。用3D打印技術(shù)制作修復體能避免傳統(tǒng)人工法的工序復雜、美觀性不確定[8]、患者就診次數(shù)增加、就診時間長等一系列缺點，可以完成醫(yī)患雙方滿意度最大化的修復體制作[9]。

在我國口腔修復領(lǐng)域，對3D打印技術(shù)的研究較早。早在2003年就探究了制作口內(nèi)固定修復體的技術(shù)方法，主要是利用描述儀器對預備后的基牙進行掃描并制作成牙冠。通過這種數(shù)字化技術(shù)可以快速、直觀地向患者模擬永久修復后的效果，以便患者和醫(yī)師進一步溝通調(diào)整設(shè)計方案。該技術(shù)的優(yōu)勢很多，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惡心的問題，改善了患者的就診感受，同時節(jié)約取模、灌模和寄送模型的時間，避免了石膏固化膨脹所帶來的誤差；其次，在義齒的設(shè)計階段，可以在軟件的模擬下檢驗牙體的預備量是否足夠、有無合適的就位道等問題，可將結(jié)果快速反饋給臨床醫(yī)生，方便醫(yī)生對基牙進行調(diào)改，而不是等到模型送到技師處制作時才發(fā)現(xiàn)問題，減少了患者不必要的就診次數(shù)，提高了治療質(zhì)量；最后，在制作臨時冠短期修復試戴階段，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靜態(tài)協(xié)調(diào)關(guān)系等[10]。使最終修復體達到令醫(yī)患雙方更加滿意的效果，這樣更符合現(xiàn)代患者對美學修復日益提高的需求和口腔修復領(lǐng)域所提倡的個性化修復治療理念，為最終修復體的制作提供明確的指導。

目前，用于3D打印技術(shù)材料也很多，如樹脂、金屬粉末、陶瓷、細胞等[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材料、免拆型外科縫合線等方面應用廣泛，具有良好的生物相容性、機械性能、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)，觀察組與對照組相比牙冠制作時間明顯減少，且隨著牙體預備數(shù)量的上升，時間差異也越大。表明3D打印在制作效率上明顯優(yōu)于人工制作，對照組的牙冠制作時間只記錄了自凝樹脂堆塑臨時牙所用的時間，如果計算取模、灌模、等待石膏固化、修整模型和送技師制作的時間，差異將會更加明顯，充分顯示了3D打印技術(shù)便捷高效的優(yōu)勢。

本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，觀察組與對照組相比戴牙時間明顯減少，且隨著牙體預備數(shù)量的上升，時間差異也越大。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)法是用自凝樹脂堆塑牙冠，待樹脂固化后取下修形，在調(diào)改過程中會反復在模型上試戴臨時冠，對模型會產(chǎn)生一定的磨損，進而容易產(chǎn)生密合不良、鄰接剩余材料過多等問題，從而在戴牙時延長了鄰面的調(diào)整時間。其次，傳統(tǒng)法制作臨時冠時基本不上牙合架或只上簡易牙合架，導致技師在調(diào)整咬合時只能粗略模擬正中關(guān)系時的咬合，試戴時調(diào)整咬合時間會延長。

在修復成功率方面，觀察組的修復成功率高于對照組，對照組中還出現(xiàn)了評定為差的病例，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，從而導致臨時牙冠沒有恢復鄰接和咬合關(guān)系，且患者對牙冠形態(tài)也不甚滿意。而3D打印為計算機操控，不存在技術(shù)敏感性且發(fā)揮穩(wěn)定，這是傳統(tǒng)法所沒有的優(yōu)勢。

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照組。顏色問題是由于材料限制，3D打印材料和樹脂材料只有一種顏色，這就造成了臨時冠與患者鄰牙顏色不能到達協(xié)調(diào)，所以顏色滿意度差別不大。因為3D打印技術(shù)精確、細致，所以其余方面取得了較高的滿意度。

成功修復需要醫(yī)患雙方對最終修復效果達成統(tǒng)一的意見，而對于某些美學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體。這時可以用3D打印技術(shù)制作個性化臨時冠，其作用是牙體預備完成后為最終修復效果提供模擬。雖然臨時冠只在患者口內(nèi)存在很短的時間，但作用極大，不僅幫助隔絕牙髓組織可能受到的刺激、保護剩余牙體組織的完整性、維持間隙的存在，還能模擬未來修復體的外觀，為醫(yī)生和患者提供快速的信息反饋，方便醫(yī)生和技師對最終修復效果做出調(diào)整，患者也能更容易認同最終的修復效果。因此，一個具備合理外形和色澤的臨時冠可作為臨床修復工作的重要參考[13-15]。然而，臨時冠僅依靠醫(yī)師或技師手工操作，制作程序復雜、椅旁工作時間長、效率低下，所以臨床上引進和發(fā)展3D打印技術(shù)是必要的。

CEREC3D椅旁修復系統(tǒng)制作的貼面、嵌體、高嵌體、全冠等修復體因為具有邊緣密合性良好、耗時短、異物感小、美觀效果強等優(yōu)點，在臨床上得到大量的應用[16]。全瓷強度高，不會輕易斷裂可以高度拋光，能達到極佳的美學效果[17]。CAD/CAM修復方式由于采用了先進的光學印模技術(shù)，人與計算機合作設(shè)計，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)雖然無法完全實現(xiàn)義齒生產(chǎn)全程自動化，但其與口內(nèi)或模型掃描技術(shù)及CAD技術(shù)聯(lián)合應用后，加工效率不斷提高，完全可以替代傳統(tǒng)美學蠟型及個性化臨時冠等美學模板的設(shè)計、制作，從而大幅提高義齒完成效率、精度，節(jié)省椅旁工作時間并取得良好的效果[19-20]。

綜上所述，運用3D打印技術(shù)制作模型所需的時間和戴牙時間明顯低于傳統(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間和提高工作效率，且修復效果良好。

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