3D打印技術在牙科領域的研究進展

馬宏斌 郭晶潔 呂品 張雯怡

摘要：隨著信息技術的不斷發展，人類進入了數字化快速發展時代，數字化技術在各個領域獲得廣泛的使用。3D技術與口腔醫學具有密切的相關性，三維成像技術發展推動著3D等技術的發展，使3D技術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技術的情況。

關鍵詞：牙科;口腔疾病;3D打印技術;精準醫療;綜述

3D技術是一種利用三維數據模型，通過把打印材料組成累加構建成一種實體產品的新型技術。隨著數字化技術的快速發展，3D打印技術在醫學領域中得到廣泛使用，數字化口腔醫療正是3D技術的體現。3D打印技術特別適合于口腔牙齒修復，該技術根據患者的特性制作相應的模型，使治療精準度更高。

1 3D打印技術的概述

1.1 3D打印成型技術

3D打印的成型方式可分為多種，與口腔學科關系比較密切的為三維印刷（3DP）、熔融沉積成型（FDM）以及激光選區燒結（SLS）等，其中SLS常用于制作手術導板、修復樹脂熔模、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打印技術所應用的材料一般為粉末及液體。從化學角度來看，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。種植體較多應用純鈦，可與周圍的骨結合，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。在三維模型構建中，需要解除其他的繪畫模型將其進行轉換，比較常用的有CAD或CAM軟件;軟件繪制后獲得相應的模型，然后進行打印，以上操作是為了格式的轉換，將其轉換為STL，從而獲得更加明確的模型，并將該數據與3D打印機匹配聯通，獲得最后的結果。通過以上一系列操作后，獲得的模型精準度比較高且分辨率理想[2]。

2 3D打印在牙科領域中的應用

2.1 口腔正畸治療

口腔正畸治療中經常使用石膏模型，使用石膏進行取模，根據情況制作相應的對應材料。但該制作對空氣的濕度要求較高，如果保存區域濕度較大，容易受潮變形;此外，該種材料密度較低，應用過程中容易損壞。基于口內數字掃描模型及光固化成型3D打印技術獲得的樹脂模型，在精密度、強度以及容易保存等方面均有了較大的改進。3D打印技術應用于正畸治療可改善牙列整齊度，且該種技術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，具有較高的臨床應用安全性。

邱勇等[3]在CBCT重建下利用3D打印技術對青少年正畸治療，將46例患者分為對照組及觀察組，對照組采取傳統的舌側托槽與黏連，觀察組利用3D技術制作個體化的舌側托槽，治療后觀察組鼻唇角、上唇上、下唇厚、美觀等方面均優于對照組。該結果說明3D打印技術應用于正畸治療，可獲得理想效果，其托槽準確、不容易脫落，對于患者的牙齦損傷程度低，符合美觀學要求。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，結果3D打印模型的測量精準度明顯高于石膏模型組，該結果說明正畸治療中使用3D打印技術可精準獲得模型，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，是一種有效的鑲入模式。在傳統的種植牙治療中，需要進行拔牙、預備植牙孔、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。我國口腔種植技術發展較晚，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，實現原有壓槽的無縫結合，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，該種物質具有較多的優勢，如力學性能、抗腐蝕性能，臨床應用比較廣泛。種植體材料類型比較多，如陶瓷類種植體及復合材料等種植;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組以及3D組，經過不同的臨床治療后，3D組患者的修復成功率、咀嚼效率等均優于常規組（P<0.05）。李偉[7]研究表明，利用3D技術進行口腔種植牙，經過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）醫生需轉變傳統的種植理念。傳統種植技術依靠口腔醫生經驗，治療過程中根據二維資料分析牙體位置、角度等參數，具有較大的主觀性，容易出現偏差，影響周圍重要的組織結構，醫生采取3D種植技術需轉變理念，在高端修復材料的基礎上為患者提供高端和精準的治療服務，并掌握高端技術。（2）體現個性化的種植方案。每個患者的牙槽骨均不一樣，這就對治療的精準度提出了更高的要求。目前，個性化的種植體大多數為SLS打印，制作出來的種植體強度和精準度較高，且可減少使用進口材料的費用，醫生根據患者的情況而定，選取舒適且合適的修復方法。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，臨床使用中需根據患者的情況進行選擇。

2.3 可摘義齒

傳統義齒在加工過程中很大程度上需要依賴加工技師的技術水平，對技師的經驗依靠性較大，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。隨著數據化計數的發展，特別是3D打印技術的出現，牙科產業開始教學轉變，形成高技術的現代化科技企業。

手工制作的義齒金屬內冠在加工過程中容易出現變形，該種情況會使佩戴者出現不適，需要返工修正，不僅增加時間成本，還會影響患者的使用。相關研究顯示[9]，通過光學的掃描模式可獲得相應的數據，將計算機輔助與3D打印技術結合形成的局部義齒，與傳統的印模技術對比，結構特性理想，與口腔的解剖結構比較貼合，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打印技術制作的活動義齒偏差率明顯低于失蠟鑄造技術制作的活動義齒，進一步說明了3D打印技術在義齒制作中的優勢。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，適合臨床推廣應用。

3結語

近年來，3D打印技術獲得快速發展，在航天、軍工、建筑、醫療等領域均有廣泛使用。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，標志著3D打印技術在我國口腔學科中開始推廣使用。隨著現代醫療技術發展及人們對口腔健康的關注，3D打印技術獲得更加快速的發展[12]。

3D打印與口腔疾病治療有著天然的匹配性。首先，3D打印技術具有比較精準和個性化的特點，每個人的牙齒情況不一樣，會匹配一個唯一的三維數據，符合個性化的治療原則。其次，人類的牙齒結構比較復雜，傳統的人工制作模型使得產品的精密度不高，匹配性差，導致患者使用過程中出現明顯不適，甚至會引起不良反應;而3D打印技術可滿足牙齒的精準、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打印技術在牙科應用中獲得理想的效果，但同時也出現了發展瓶頸，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下需要開展的研究課題。

參考文獻

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

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[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].齊齊哈爾醫學院學報，2016，37（18）：2323-2325.

[11]張倩，吳文孟，寧寶麟，等.3D打印鈷鉻合金應用于可摘局部義齒支架制作的機械性能評價[J].全科口腔醫學雜志，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.