深度：3D打印在口腔美學修復中的應用
魔猴君 行業(yè)資訊 2497天前
3D打?。╝dditive manufacturing）技術(shù)是利用計算機輔助設計（computer aided design，CAD）軟件或逆向工程重建三維數(shù)字模型，并將其分割為層切數(shù)據(jù)文件，在3D打印設備上按每層數(shù)據(jù)進行材料的逐層疊加[1]，最終形成物體實體的一種分層制造技術(shù)。20世紀90年代3D打印技術(shù)開始應用于醫(yī)療領域復雜模型的制作[2-3]。目前3D打印技術(shù)也逐步應用于口腔醫(yī)學領域，按照成型方式分類主要包括立體光固化成型（stereolithography，SLA）、選擇性激光熔覆（selective laser melting，SLM）、熔融沉積成型（fused deposition modeling，F(xiàn)DM）和噴墨打印[4]，用于制作種植導板、修復體熔模蠟型、活動和固定義齒金屬支架、頜面部修復體以及全口義齒等[5]?？谇幻缹W修復路徑可分為前期的分析設計階段和后期的臨床實施階段[6-7]。采用SLA技術(shù)打印蠟型或樹脂冠橋等進行美學要素的分析、查找、設計并制定相應的治療計劃，明確美學修復方案。臨床實施中通過3D打印的TRS導板開展精準牙體預備，有利于精準的量形控制，檢測指導最終修復體數(shù)字化設計及實體轉(zhuǎn)化，完成整個精準修復過程。
在口腔修復過程中，目標修復體空間（target restoration space，TRS）是擬定的修復后各種修復體所占據(jù)的最小空間[8]。TRS導板是指在醫(yī)—患—技三方確認的美學設計方案后，使用硅橡膠、牙科透明膜片或者3D打印等方法制備TRS導板，用于空間分析設計、牙體制備、種植手術(shù)及修復體制作等。因此，美學分析和設計階段的目的在于醫(yī)師與病人、技師需共同根據(jù)生物學、材料學和美學等影響因素完成目標修復體空間的設計，并將虛擬設計的TRS藍圖通過不同階段的實體預告技術(shù)準確地傳遞到臨床實施階段。充分的交流和溝通依賴于美學修復治療的美學修復預告，傳統(tǒng)的預告技術(shù)包含三個階段：一級預告為數(shù)字美齒設計；二級預告為美學診斷蠟型；三級預告為口內(nèi)診斷飾面[9]。按照數(shù)字化程度與TRS傳遞的精準性可將口腔修復治療美學分析和設計階段分為傳統(tǒng)美學分析和設計、半數(shù)字化美學分析和設計、全數(shù)字化美學分析和設計，每種臨床路徑如圖1所示，下面將進行詳細闡述。
1.1傳統(tǒng)美學分析和設計傳統(tǒng)美學分析和設計路徑
通過美學修復預告，醫(yī)師、技師和病人在可視的基礎上共同參與治療計劃的制定。病人初診時采集面部和口內(nèi)照片，并根據(jù)病人自身情況，結(jié)合美學、功能等需求制定TRS，并將所采集二維影像信息用于一級預告中的數(shù)字化美學分析設計（圖2A）[8]。根據(jù)一級預告中數(shù)字化美學分析設計的目標修復體形態(tài)手工制作反映未來修復體空間的美學診斷蠟型，完成二級預告（圖2B）。根據(jù)已經(jīng)做好的美學診斷蠟型翻制TRS導板，進行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預告（圖2C）。
傳統(tǒng)的美學分析和設計路徑，只需要照片收集和數(shù)字化美學分析工具即可以完成一級美學預告技術(shù)，操作簡單，在臨床使用廣泛，技術(shù)成熟，成本較低。但同時也存在著一些缺點，首先，由于一級美學預告技術(shù)需要將面部照片和口內(nèi)照片進行匹配，以完成二者信息的結(jié)合，綜合進行面部和口內(nèi)美學分析，但二者的拍攝角度要求一致，操作難度大。再者一級美學預告所得的二維美學分析設計結(jié)果很難準確地轉(zhuǎn)化為二級美學預告技術(shù)中的三維蠟型，這將增加傳遞TRS信息的誤差，影響最終修復效果。最后，手工制作美學診斷蠟型需要技術(shù)嫻熟的技師來完成且需要大量制作時間。
數(shù)字化口腔技術(shù)已經(jīng)能夠進行口內(nèi)和面部美學信息獲取，以及集美學分析設計、美學診斷蠟型設計于一體的數(shù)字化美學方案設計[13]。通過3D打印技術(shù)將美學分析和設計的數(shù)字化結(jié)果轉(zhuǎn)化為實體，作為美學修復預告和精準實施的重要手段，減少模型制取和美學診斷蠟型手工制作等步驟，有效減少了翻制模型及手工制作蠟型時造成的TRS傳遞誤差，有效提高診療效率和病人舒適度。
半數(shù)字化美學分析和設計路徑將傳統(tǒng)一級預告的分析設計、二級預告的美學診斷蠟型制作整合為一次性的數(shù)字化設計步驟。整個美學分析和設計階段分為數(shù)字化設計和3D打印兩步，簡化了美學分析和設計的步驟，縮短了醫(yī)生和技師的操作時間。但過程中仍需進行口內(nèi)印模制取和翻制石膏模型，病人舒適度未得到改善。在數(shù)字化設計擬合過程中，將二維的病人面部照與三維的模型數(shù)據(jù)進行擬合，同樣存在傳遞TRS過程的誤差，因此難度較大且不準確。
全數(shù)字化美學分析和設計路徑在半數(shù)字化路徑的基礎上用口內(nèi)掃描和面部掃描數(shù)據(jù)代替模型收集和照片收集步驟。病人初診時口內(nèi)掃描制取數(shù)字化模型，面部掃描采集面部和唇齒關(guān)系等信息（圖4A、B）。然后將面部掃描數(shù)據(jù)直接與病人的數(shù)字化模型數(shù)據(jù)進行擬合，根據(jù)病人的三維形貌和咬合關(guān)系等信息進行美學診斷蠟型設計，完成一級預告（圖4C）。3D打印設計好的美學診斷模型，用于二級預告（圖4D）。在3D打印的美學診斷模型上制作TRS導板，進行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預告。
傳統(tǒng)路徑成本較低、方法成熟，雖然很難做到精準的設計和臨床實施，但可以讓初學者快速進行口腔美學修復操作。數(shù)字化路徑設計準確，但前期投入的設備和軟件成本較高，目前還很難廣泛地應用于修復臨床。不管哪種美學分析和設計路徑，都要根據(jù)臨床實際情況進行方法的選擇，醫(yī)技患充分溝通用最合適的方式進行修復治療。
在口腔美學修復的后期臨床實施階段，醫(yī)師常需進行不可逆的有創(chuàng)操作，以完成牙體預備或種植體植入。由于牙體預備的目標與實質(zhì)是在人體最硬的器官上得到與所選修復體材料及工藝準確適合的TRS[16]，同時技師根據(jù)美學分析和設計結(jié)果制作最終修復體，因此數(shù)字化技術(shù)的應用為美學分析和設計結(jié)果如實地傳遞至最終修復體提供了有效的解決方案。
TRS導板可用硅橡膠、牙科透明膜片或者3D打印等方法進行制備。用于備牙時，TRS導板也可叫備牙導板。傳統(tǒng)的方式是使用硅橡膠翻制美學診斷蠟型，得到硅橡膠備牙導板，該方法簡便但硅橡膠不透明，沒有辦法精確測量備牙導板到基牙之間的距離且臨床操作復雜。牙科透明膜片制作備牙導板是將美學診斷蠟型翻制成石膏模型，壓膜而成，制作過程稍復雜。3D打印制作備牙導板可以直接在數(shù)字化美學診斷蠟型的基礎上設計數(shù)字化導板，再通過SLA技術(shù)打印出備牙導板，方法簡便（圖5）。在專業(yè)設計軟件中導入分析設計階段完成的美學診斷蠟型數(shù)據(jù)（圖5A），在此數(shù)據(jù)上直接進行“抽殼”操作，將備牙導板的厚度設置為0.8 mm（圖5B），只保留需要進行牙體預備的幾個牙位完成TRS備牙導板設計（圖5C），最后3D打印TRS備牙導板，并指導口內(nèi)牙體預備（圖5D）。
TRS導板的制作過程為美學修復制定了修復藍圖，讓口腔醫(yī)師能全面檢測病人的美學相關(guān)信息；同時，備牙導板保證了預備體符合目標修復體的空間要求，在保證微創(chuàng)預備的同時為最終修復體的制作和粘接提供了良好的基礎。
對于進行二次修復或過小牙等完全利用體外TRS的美學修復病人，可將數(shù)字化美學分析設計與3D打印技術(shù)結(jié)合進行美學預告并直接打印臨時修復體。具體操作如下：病人初診時采集面部照片或進行面部掃描，取印模、翻制石膏模型并掃描石膏模型將頜位關(guān)系轉(zhuǎn)移到虛擬牙合架上，結(jié)合病人面部信息進行數(shù)字化美學分析設計目標修復體形態(tài)（圖6A、B）。3D打印設計好的目標修復體，進行口內(nèi)預告并可直接作為備牙后的臨時修復體使用（圖6C、D）。該方法同時完成了美學診斷蠟型、口內(nèi)預告的美學診斷飾面和備牙后的臨時修復體的制作，大大簡化了操作步驟，節(jié)約了操作時間和資源。
2.33D打印輔助口腔修復體制作
美學修復治療過程中如何讓最終的修復體表達美學分析和設計階段的美學效果，即最初分析設計所得TRS能準確傳遞到最終修復體的制作是美學修復的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的修復體制作流程均為手工制作，包括制作模型或代型、制作底冠蠟型、包埋鑄造、上瓷、修整外形和上釉完成。由于手工制作過程不能將美學診斷蠟型與工作模型進行擬合，很難將美學分析和設計結(jié)果一對一如實地傳遞至最終修復體。運用數(shù)字化技術(shù)制作修復體，首先需通過模型掃描或口內(nèi)掃描將預備后的牙體表面信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化工作模型，再將美學分析和設計階段已確定好的TRS信息與數(shù)字化工作模型重疊，用以指導修復體的設計和制作（圖7）。
目前3D打印在口腔美學修復領域應用的局限性表現(xiàn)為成本較傳統(tǒng)技術(shù)高，打印原材料還不多，影響廣泛應用。而SLA成型技術(shù)所用的材料為樹脂和蠟，這兩種材料的強度低、顏色與天然牙不匹配，都不適合制作最終修復體，因此目前在美學修復中必需將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合才能達到預期的美學修復效果。學者已開始研發(fā)可以直接進行陶瓷打印的3D打印工藝，即用美學分析和設計結(jié)果確定最終修復體設計后，直接3D打印完成陶瓷底冠或最終修復體，可使瓷美學修復體的制作過程更加簡化和精確。3D打印在口腔美學修復領域?qū)巴緹o限。
文章來源：（華西口腔醫(yī)學雜志） 轉(zhuǎn)載免責聲明： 本網(wǎng)站轉(zhuǎn)載的文章，其版權(quán)均歸原作者所有，如其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)下載使用，請在轉(zhuǎn)載有關(guān)文章時務必尊重該文章的著作權(quán)，保留本網(wǎng)注明的“本文來源”，并自負版權(quán)等法律責任
