3D打印技术在口腔修复中的运用

夏雨凝，马楚凡，陈吉华

1 资料与方法

1.1一般资料 选择2016年1月—2017年10月于我院行全瓷冠修复的患者80例，牙体预备数分别为1颗、2颗、3颗和4颗，各20例。纳入标准：年龄25～50岁，口内牙列完整(第三磨牙除外)，安氏Ⅰ类关系；无颞下颌关节相关疾病；健康状况良好，无系统性疾病；依从性好能配合相关研究。

1.2材料与器械 椅旁CEREC3D CAD/CAM(德国，Vita)、计算机辅助设计软件(Delcam Dental 2010版)、Repetier-Host打印控制软件(version 0.95F)、3D打印机(桌面型、双喷头)、PLA 3D打印材料、打磨抛光机、计时器、硅橡胶印模材料(DMG)、成品托盘，超硬石膏、自凝树脂(上海新世纪齿科有限公司)、调拌刀、红蓝咬合纸、涡轮机、车针。

1.3模型制备 在患者完成牙体预备后，选择合适的托盘(托盘内壁与牙齿间保持3～4 mm间隙)，以1∶1的比例均匀混合硅橡胶的基质与催化剂，混匀后放入托盘制取初模，待硅橡胶结固后取出托盘，用修形刀去除肩台、牙龈乳头、牙间隙等部位以及妨碍二次就位的倒凹，并雕刻出排溢道。清洁基牙上的唾液与血液，并在基牙周围及托盘内注入轻体进行二次取模，待印模材料固化后取出托盘，冲洗干净，放置30 min后用超硬石膏灌模。模型制取完成后首先检查其完整性，能否和对合模型形成稳定的咬合，去除组织面上的石膏瘤，检查基牙肩台边缘是否完整连续、有无气泡，如果没有达到要求需要重新制取模型。

1.4牙冠制作 所有患者分别使用3D打印技术(观察组)和传统自凝树脂法(对照组)制作临时修复体。

1.4.1观察组：先使用CEREC3D系统的显影探头对患者口内情况进行扫描，将口内情况转化为数字信息导入计算机，运用CAD/CAM的设计软件对临时冠进行设计。以牙体预备数为1颗举例说明，先选定工作牙位，导入扫描数据并生成修复体，通过参考基牙与对合牙及邻牙的关系、肩台的情况对修复体的外形进行修改，并完成修复体生成的数据文件。接着将文件导入Repetier-Host打印控制软件，用代码生成软件对文件进行转换，最后使用3D打印机制作牙冠，再对得到的修复体进行简单的修形、抛光即可完成。见图1。

1.4.2对照组：传统的手工自凝树脂法来制作临时冠，在石膏模型的基牙及邻牙处涂布分离剂，自凝树脂按照粉液比2∶1混合均匀，待树脂达到面团期时将其放在基牙模型上塑形，待凝固后取下，修整抛光。见图2。

10～18周龄后，蛋鸡逐渐进入到育成阶段，需要及时对蛋鸡进行转群处理。转群后，当鸡群中出现第一枚鸡蛋时，要逐渐更换产蛋鸡饲料，将产蛋鸡饲料和育成后期的鸡饲料混合后，按照循序渐进的原则进行更换。产蛋鸡饲料中钙元素含量提高2%以上，粗蛋白水平控制在16%左右。在整个育雏和产蛋期间，一定要做好蛋鸡各项指标记录工作，包括鸡体重变化、生长发育变化、免疫记录、药物保健记录、饲料添加剂使用情况以及蛋鸡的实际产量情况。

图1应用3D打印技术制作的牙冠

1A.CEREC3D系统扫描数据；1B.计算机辅助设计与制作技术软件设计牙冠；1C.3D打印的牙冠

图2应用自凝树脂制作的牙冠

1.5观察指标

1.5.1牙冠制作时间：牙冠制作时间用计时器记录3D打印技术和传统自凝树脂法分别制作临时修复体所用时间。

1.5.2戴牙时间：戴牙时间为医师分别为患者试戴两种临时冠时，用计时器记录所用时间。戴牙标准如下：①牙冠就位，临时冠边缘与基牙肩台相接处无明显缝隙和台阶；②邻接良好，邻接处放一张红色咬合纸张(厚度40 μm)，待牙冠就位后压住临时冠并抽出咬合纸，咬合纸可恰好有阻力的抽出但没有破损；③咬合良好，用红蓝咬合纸调整临时冠咬合，确保在行正中、前伸、侧方运动时无明显咬合高点和咬合干扰，且患者自述无明显不适。

1.5.3修复成功率：参考牙体修复的评定标准分为以下4个等级[5-6]，①优秀：完全恢复了缺损牙体功能，患者对整体修复效果非常满意；②良好：完全恢复了缺损牙体功能，患者对整体修复效果基本满意，即对临时冠功能满意，但对颜色或外形不甚满意；③一般：恢复了部分缺损牙体功能，如存在邻接过松或没有咬合等情况，患者对修复效果不满意；④差：基本没有恢复缺损牙体功能，患者对修复效果不满意。成功率计算公式：修复成功率=(优秀+良好)/总例数×100%。

1.5.4修复效果满意度评价：满意度评价参考马克强等[7]相关研究，自制满意度评价问卷表对患者牙体修复的满意度进行评估，包括牙冠颜色、形态、咀嚼功能、舒适性4个方面，每个方面满分为100分。0～29分为非常不满意、30～54分为不满意、55～69分为一般、70～84分为满意、85～100分为非常满意。满意率计算公式：满意率=(非常满意+满意)/总例数×100%。

1.6变量控制 两种临时冠在戴牙前分别随机装入编号为1和2的小纸袋中，并配套相应编号的调查问卷，做好记录。戴牙时医师按照编号顺序戴牙并嘱患者填写调查问卷，操作医师和患者对所试戴牙冠的制作方法并不知情，并保证对于同一位患者在试戴两种牙冠时操作医师为同一人。

2 结果

2.1牙冠制作时间比较 观察组牙体预备数为1颗、2颗、3颗和4颗的牙冠制作时间与对照组相比均明显减少(P<0.05)。见表1。

表1 两组行全瓷冠修复患者不同牙体预备数的牙冠制作时间比较

注：观察组使用3D打印技术，对照组使用传统自凝树脂法；与对照组比较，aP<0.05

2.2戴牙时间比较 观察组牙体预备数为1颗、2颗、3颗和4颗的戴牙时间与对照组相比均明显减少(P<0.05)。见表2。

表2 两组行全瓷冠修复患者不同牙体预备数的戴牙时间比较

注：观察组使用3D打印技术，对照组使用传统自凝树脂法；与对照组比较，aP<0.05

2.3修复成功率 观察组的修复成功率高于对照组(P<0.05)。见表3。

表3 两组行全瓷冠修复患者的成功率比较[例(%)]

注：观察组使用3D打印技术，对照组使用传统自凝树脂法；与对照组比较，aP<0.05

2.4满意率 观察组的外形、咬合、舒适度满意率均高于对照组(P<0.05)。但两组颜色满意率比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 两组行全瓷冠修复患者的满意率比较(例)

注：观察组使用3D打印技术，对照组使用传统自凝树脂法；与对照组比较，aP<0.05

3 讨论

快速成型技术是在现代激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。以全新的“分层添加”理念为理论基础，摆脱了传统制造业依靠切削成型的老方法，已发展成为现代制造业的前沿产业之一。其中3D打印是以数字模型文件为基础，由数字化、精密机械、材料科学等技术共同合作完成。主要通过扫描将信号输入计算机，由计算机辅助设计并控制3D打印机，来实现分层叠加打印的产品制造。用3D打印技术制作修复体能避免传统人工法的工序复杂、美观性不确定[8]、患者就诊次数增加、就诊时间长等一系列缺点，可以完成医患双方满意度最大化的修复体制作[9]。

在我国口腔修复领域，对3D打印技术的研究较早。早在2003年就探究了制作口内固定修复体的技术方法，主要是利用描述仪器对预备后的基牙进行扫描并制作成牙冠。通过这种数字化技术可以快速、直观地向患者模拟永久修复后的效果，以便患者和医师进一步沟通调整设计方案。该技术的优势很多，首先，在数据收集阶段，不需要制取模型，解决了部分患者在取模时恶心的问题，改善了患者的就诊感受，同时节约取模、灌模和寄送模型的时间，避免了石膏固化膨胀所带来的误差；其次，在义齿的设计阶段，可以在软件的模拟下检验牙体的预备量是否足够、有无合适的就位道等问题，可将结果快速反馈给临床医生，方便医生对基牙进行调改，而不是等到模型送到技师处制作时才发现问题，减少了患者不必要的就诊次数，提高了治疗质量；最后，在制作临时冠短期修复试戴阶段，可根据试戴情况和患者反馈调整牙齿的外形、颜色、偏转角度、与邻牙以及面型的动静态协调关系等[10]。使最终修复体达到令医患双方更加满意的效果，这样更符合现代患者对美学修复日益提高的需求和口腔修复领域所提倡的个性化修复治疗理念，为最终修复体的制作提供明确的指导。

目前，用于3D打印技术材料也很多，如树脂、金属粉末、陶瓷、细胞等[11]。本研究中所使用的PLA材料在医用领域的药物控制释放体系、骨科固定和组织修复材料、免拆型外科缝合线等方面应用广泛，具有良好的生物相容性、机械性能、物理性能和可降解性，是生物医用材料领域中最重要的材料之一[12]。本研究结果发现，观察组与对照组相比牙冠制作时间明显减少，且随着牙体预备数量的上升，时间差异也越大。表明3D打印在制作效率上明显优于人工制作，对照组的牙冠制作时间只记录了自凝树脂堆塑临时牙所用的时间，如果计算取模、灌模、等待石膏固化、修整模型和送技师制作的时间，差异将会更加明显，充分显示了3D打印技术便捷高效的优势。

本研究结果还发现，观察组与对照组相比戴牙时间明显减少，且随着牙体预备数量的上升，时间差异也越大。表明3D打印在制作精确度上明显优于人工制作。首先，传统法是用自凝树脂堆塑牙冠，待树脂固化后取下修形，在调改过程中会反复在模型上试戴临时冠，对模型会产生一定的磨损，进而容易产生密合不良、邻接剩余材料过多等问题，从而在戴牙时延长了邻面的调整时间。其次，传统法制作临时冠时基本不上牙合架或只上简易牙合架，导致技师在调整咬合时只能粗略模拟正中关系时的咬合，试戴时调整咬合时间会延长。

在修复成功率方面，观察组的修复成功率高于对照组，对照组中还出现了评定为差的病例，这是由于人工制作的效果依赖于技术敏感性，新入职的技师不能很好地把握牙齿形态、邻接和咬合关系，从而导致临时牙冠没有恢复邻接和咬合关系，且患者对牙冠形态也不甚满意。而3D打印为计算机操控，不存在技术敏感性且发挥稳定，这是传统法所没有的优势。

在患者满意率方面，除颜色外，观察组的外形、咬合和舒适度的满意率均高于对照组。颜色问题是由于材料限制，3D打印材料和树脂材料只有一种颜色，这就造成了临时冠与患者邻牙颜色不能到达协调，所以颜色满意度差别不大。因为3D打印技术精确、细致，所以其余方面取得了较高的满意度。

成功修复需要医患双方对最终修复效果达成统一的意见，而对于某些美学要求极髙或者牙齿情况特殊的病例，单纯靠医生在设计单上的文字描述和石膏模型所能提供的信息完全不够，技师很难制作出令患者满意的修复体。这时可以用3D打印技术制作个性化临时冠，其作用是牙体预备完成后为最终修复效果提供模拟。虽然临时冠只在患者口内存在很短的时间，但作用极大，不仅帮助隔绝牙髓组织可能受到的刺激、保护剩余牙体组织的完整性、维持间隙的存在，还能模拟未来修复体的外观，为医生和患者提供快速的信息反馈，方便医生和技师对最终修复效果做出调整，患者也能更容易认同最终的修复效果。因此，一个具备合理外形和色泽的临时冠可作为临床修复工作的重要参考[13-15]。然而，临时冠仅依靠医师或技师手工操作，制作程序复杂、椅旁工作时间长、效率低下，所以临床上引进和发展3D打印技术是必要的。

CEREC3D椅旁修复系统制作的贴面、嵌体、高嵌体、全冠等修复体因为具有边缘密合性良好、耗时短、异物感小、美观效果强等优点，在临床上得到大量的应用[16]。全瓷强度高，不会轻易断裂可以高度抛光，能达到极佳的美学效果[17]。CAD/CAM修复方式由于采用了先进的光学印模技术，人与计算机合作设计，所以制作出的牙冠边缘密合性非常优良[18]。目前，3D打印技术虽然无法完全实现义齿生产全程自动化，但其与口内或模型扫描技术及CAD技术联合应用后，加工效率不断提高，完全可以替代传统美学蜡型及个性化临时冠等美学模板的设计、制作，从而大幅提高义齿完成效率、精度，节省椅旁工作时间并取得良好的效果[19-20]。

综上所述，运用3D打印技术制作模型所需的时间和戴牙时间明显低于传统方法制作的模型，而且成功率和满意度也远高于传统方法。因此，使用3D打印技术制作模型，可以有效减少工作时间和提高工作效率，且修复效果良好。

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