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目不等的牙齒缺失，易造成咀嚼功能障礙，引發牙齒松動，影響美觀，嚴重影響患者健康與生活質量[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方式，其中可摘局部義齒修復具有創傷較低、預后較好且價格低廉的優點，近年來在臨床實踐中占據著很大比例，但可摘局部義齒支架制作過程復雜繁瑣，每個環節均存在影響加工精度的因素[3-4]。選擇性激光熔覆（Selective lasermelting，SLM）是一種口腔修復體制作領域的以增材制造技術為基礎的新技術，可大量加工結構復雜物體，成型件結構致密且尺寸精度高[5-6]。有研究者[7]使用SLM制作可摘局部義齒鈷鉻合金支架，發現其內部質量及適合性良好，但目前關于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、適合性進行了評估，以期為SLM臨床應用提供參考，現將結果報道如下。

1 材料和方法

1.1 原始石膏模型獲取：選取2019年1月于筆者醫院就診的1例肯氏Ⅱ類牙列缺損患者，其15、16、17牙缺失，該患者進行基牙頜支托窩、導平面、間隙卡溝預備，完成可摘局部義齒修復。經患者知情同意并獲得筆者醫院醫學倫理委員會批準，常規制取印模并翻制超硬石膏模型（上海醫療器械股份有限公司），再通過加成型硅橡膠印模材料（德國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副模型中隨機選取1副模型使用三維光學掃描儀（武漢中觀自動化科技有限公司，型號：CS-2M-ATOS）掃描，重建數字化工作模型，使用計算機輔助設計軟件（深圳智城計算機輔助設計有限公司）完成可摘局部義齒支架的計算機輔助設計，將計算機輔助設計數據以.stl格式導入Magics軟件（上海聯泰科技股份有限公司），設置支撐結構并分層，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SLM三維3D打印成型機（香港瑞豐先進制造技術有限公司）三維打印10個可摘局部義齒純鈦支架，去除支撐結構，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（河南圣邦精密鑄造有限公司，型號：XJ-11）鑄造純鈦支架10個，采用Al2O3砂粒對冠內面噴砂30s，切除鑄道，打磨拋光。

1.3 SLM純鈦支架的加工精度檢測：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展有限公司），使用三維光學掃描儀掃描，獲取多視場點云數據，將支架掃描數據與對應計算機輔助設計數據分別導入Geomagic Qualify 13軟件（美國Geomagic公司），進行3D偏差分析。隨后將10個支架表面掃描與計算機輔助設計數據同時導入Geomagic Studio 2013軟件（美國Geomagic公司）中進行聯合處理，完成后導入Geomagic Qualify13軟件進行總體3D偏差分析，設置測試最大臨界值為1.0000mm，設置測試最小臨界值分別為-1.0000mm，設置測試最大名義值為0.1000 mm，設置測試最小名義值分別為-0.1000mm，觀察并計算數據點在各個分段（±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：采用X線機（北京西化儀科技有限公司，型號：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部是否有氣孔、裂痕等缺陷，記錄支架內部缺陷的個數和位置。設置曝光條件為：管電流200mA，管電壓70kV，照射距離約50cm，曝光時間63ms。

1.5 SLM純鈦支架的適合性檢測：SLM純鈦支架與鑄造純鈦支架經常規打磨、拋光后完全就位于相應石膏模型上，肉眼檢查其頜支托、卡環、鄰面板等部件是否到位，觀察支架組織面與石膏模型對應區域是否緊貼，手動按壓支架檢測動度。然后在冠內注入硅橡膠輕體，制取修復體與預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：MIC-SMZ168TL）下使用ACT-2U圖像分析軟件（日本Nikon公司）測量冠內面與代型表面間的垂直間隙。測量點示意圖見圖1，測量3次，取平均值。

1.6 統計學分析：使用SPSS 22.0軟件，采用Wilcoxon秩和檢驗比較SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的X線探傷結果，采用t檢驗比較SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的適合性測量結果，計量資料以（x?±s）表示，P<0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

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綠色，其整體3D偏差處于-0.1～0.1mm之間（見圖2）。3D精度分析結果顯示，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。見表1。

2.2 SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的X線探傷結果：鑄造純鈦支架的內部氣孔數顯著高于SLM純鈦支架，差異具有統計學意義（P<0.05），見表2、圖3。

2.3 SLM純鈦支架和鑄造純鈦支架的適合性測量結果：SLM純鈦支架就位于石膏模型后肉眼觀察可見卡環、頜支托等部件完全就位，支架組織面與石膏模型緊密貼合，手動按壓支架無明顯翹動。SLM純鈦支架邊緣、肩臺中央、軸面中央、牙合面中央適合性明顯優于鑄造純鈦支架，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。

3 討論

隨著全球人口不斷增加及人均壽命提升，人口老齡化越發嚴重，牙列缺損比例逐漸增加[8]。據調查顯示[9]45～54歲年齡組里有9%出現牙列缺損，65～74歲年齡組里有38%出現牙列缺損，75～84歲年齡組里有45%出現牙列缺損。牙列缺損會對人體產生多種影響，主要包括引起咀嚼能力下降、語言功能障礙、牙齒脫落等。有研究表明[10]牙缺失修復越晚，其修復效果越差，從而對機體造成功能障礙越嚴重。因此，尋求有效方法對牙列缺損患者進行早期修復有助于提升患者健康水平及生活質量。

固定局部義齒、可摘局部義齒及種植輔助修復為牙列缺損的主要修復方式，當前種植輔助修復及固定局部義齒修復在臨床的應用較為普遍，但患者存在軟硬組織大量缺失及牙周病等醫學禁忌證時，可摘局部義齒修復是一種更為合適的修復方式。可摘局部義齒支架制作過程相當冗余、繁瑣，包括復制模型、模型試上合架、試排人工牙、工作模型設計、工作模型處理、復制耐高溫模型、制作義齒支架熔模、包埋及鑄造、支架后處理及塑料充填，各環節存在的模型浸泡時間過長、溫度變化、多次摘戴熔模、磷酸鹽耐火材料粉液比例不當、攪拌不均、灌注不當及硬化劑在鑄圈預熱階段未去除干凈等因素均會影響最終精度[11]。SLM是一種基于“增材”方式的快速成型技術，其加工修復體的內部致密性好，其密度可達99.8%，材料利用率高，回收再利用率可達95.0%，可大量加工結構復雜物體，摒棄后續的排牙及塑料充填程序，避免傳統失蠟鑄造技術的繁瑣流程，減少可摘局部義齒支架制作過程中的誤差，提高可摘局部義齒加工精度[12]。可摘局部義齒金屬支架加工精度是評價該制作工藝的重要指標，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]研究結果相似，可見該加工精度高，可滿足臨床要求。金屬修復體鑄造過程中修復體內部易產生縮孔和氣孔等缺陷，而這些缺陷導致可摘局部義齒強度降低，從而使其使用壽命縮短。X線探傷檢測技術是臨床常用的修復體無損探傷檢測技術，具有縮孔和氣孔等缺陷易定量、定位、定性的優點[14]。

本研究使用X線對可摘局部義齒鈷鉻合金支架的內部進行評價，并與傳統鑄造純鈦支架進行對比，發現SLM純鈦支架內部影像均勻，無縮孔、氣孔等缺陷，鑄造純鈦支架的內部氣孔數顯著高于SLM純鈦支架，說明可摘局部義齒鈷鉻合金支架內部質量良好。可摘局部義齒金屬支架的適合性對患者預后有較大影響，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量法評價其適合性，發現SLM純鈦支架就位于石膏模型后，肉眼觀察可見卡環、頜支托等部件完全就位，支架組織面與石膏模型緊密貼合，手動按壓支架無明顯翹動。SLM純鈦支架邊緣、肩臺中央、軸面中央、牙合面中央適合性明顯優于鑄造純鈦支架，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，可為臨床應用提供理論基礎。但目前國際上關于可摘局部義齒支架適合性評價沒有統一的標準，因此，關于可摘局部義齒支架適合性的更客觀、科學的測量方法，尚待進一步研究。