王琰 于海 高勃 吳江

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制作技術(shù)(CAD/CAM)在口腔修復(fù)領(lǐng)域不斷深入，口腔修復(fù)體、特別是可摘局部義齒(removable partial denture, RPD)，其設(shè)計(jì)和加工過(guò)程越來(lái)越呈現(xiàn)出數(shù)字化趨勢(shì)。特別是近年來(lái)，選擇性激光熔融(selective laser melting, SLM)作為一種全新的先進(jìn)金屬快速制作技術(shù)，具有節(jié)約材料、可加工精細(xì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、制作效率高等優(yōu)點(diǎn)，較數(shù)控切削技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。自2006 年文獻(xiàn)首次報(bào)道了SLM制作鈷鉻合金RPD支架以來(lái)[1]，臨床科研工作者已使用SLM技術(shù)在可摘局部義齒支架制作領(lǐng)域進(jìn)行了多次應(yīng)用研究，結(jié)果顯示SLM制作RPD支架的加工精度、適合性與傳統(tǒng)失蠟鑄造方法相差無(wú)幾[2-4]。雖然SLM制作可摘局部義齒支架具有上述優(yōu)點(diǎn)，但最終義齒仍需要進(jìn)行排牙蠟型和裝盒充膠等手工過(guò)程，最終義齒質(zhì)量易受到人為因素造成的波動(dòng)。因此，本研究嘗試對(duì)RPD進(jìn)行全新的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制作，并對(duì)該方法制作的義齒適合性進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 基牙預(yù)備與數(shù)字化模型構(gòu)建

選擇標(biāo)準(zhǔn)牙列缺損模型(MIS-HD，日進(jìn)，蘇州)翻制的超硬石膏模型作為基礎(chǔ)模型，牙列式為：17、14-27、37-47，分別在17牙近中和14牙遠(yuǎn)中預(yù)備支托凹，26、27牙之間預(yù)備間隙卡溝。使用臺(tái)式光學(xué)掃描儀(D810， 3Shape， 丹麥)掃描模型獲得為數(shù)字化模型，保存為STL格式(圖 1)。

1.2 新型可摘局部義齒的數(shù)字化設(shè)計(jì)

將該數(shù)字化模型導(dǎo)入設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行可摘局部義齒支架的設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)可摘局部義齒缺牙區(qū)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)為光滑平面，添加基牙預(yù)備體結(jié)構(gòu)，合并后形成新型可摘局部義齒支架(圖 1)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成數(shù)字化牙冠的設(shè)計(jì)(圖 1)。

圖 1 數(shù)字化模型的構(gòu)建及新型可摘局部義齒的數(shù)字化設(shè)計(jì)

1.3 數(shù)字化制作

使用SLM技術(shù)同時(shí)制作純鈦RPD支架10 個(gè)，加工完成后由同一專業(yè)技師行熱處理、去支撐、拋光等操作，作為實(shí)驗(yàn)組。使用樹脂3D打印機(jī)制作10 個(gè)樹脂鑄型，常規(guī)包埋鑄造，完成純鈦可摘局部義齒支架的制作，設(shè)為對(duì)照組。將15、16牙聯(lián)冠數(shù)據(jù)導(dǎo)入齒科數(shù)控切削設(shè)備(Zenotec S2，威蘭德，德國(guó))，完成20 個(gè)氧化鋯聯(lián)冠[愛迪特(秦皇島)科技股份有限公司]的制作，由同一專業(yè)技師完成燒結(jié)、拋光等處理。

1.4 支架的適合性檢測(cè)

在支架組織面預(yù)先涂覆一層石蠟油，將可掃描硅橡膠輕體注射與實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組鈦金屬支架大連接體組織面，再將支架復(fù)位于金屬模型上，持續(xù)加載50 N壓力直至輕體完全凝固，用手術(shù)刀片仔細(xì)去除支架邊緣以外的輕體，最后小心取下RPD支架，使輕體薄膜完全粘附于模型上(圖 2)。將帶有輕體薄膜的模型放入口外光學(xué)掃描儀中掃描，保存為STL格式文件，導(dǎo)入Geomagic Qualify 13.0軟件，通過(guò)余留天然牙與原標(biāo)準(zhǔn)模型配準(zhǔn)，裁剪腭板大連接體、基托、支托與間隙卡部分進(jìn)行3D偏差分析。

圖 2 硅橡膠薄膜法測(cè)量可摘局部義齒支架適合性

1.5 聯(lián)冠邊緣適合性檢測(cè)

分別將可掃描硅橡膠輕體注射于實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組支架的預(yù)備體結(jié)構(gòu)上，再將聯(lián)冠復(fù)位于預(yù)備體上，持續(xù)加載50 N壓力直至輕體完全凝固，用手術(shù)刀片仔細(xì)去除冠邊緣以外的輕體，最后小心取下聯(lián)冠，使輕體薄膜完全粘附于預(yù)備體。如1.4方法，掃描裁剪聯(lián)冠的內(nèi)冠冠邊緣部分與原支架預(yù)備體數(shù)字化文件配準(zhǔn)，進(jìn)行3D偏差分析。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 22.0軟件對(duì)冠邊緣獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為雙側(cè)α=0.05。對(duì)支架整體適合性、不同組件適合性首先進(jìn)行Levene方差齊性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果顯示兩組的“整體適合性”及“14支托適合性”方差不齊，因此采用非參數(shù)檢驗(yàn)，其余各部件的適合性采用單因素方差分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為雙側(cè)α=0.05。

2 結(jié) 果

2.1 可摘局部義齒支架的適合性

由同一經(jīng)驗(yàn)豐富的技師檢查SLM和傳統(tǒng)鑄造技術(shù)制作的RPD支架，支架完全就位于模型，其組織面與模型貼合且手動(dòng)按壓支架，無(wú)明顯翹動(dòng)。從3D偏差圖可以看出，絕大部分區(qū)域偏差主要介于0.10～0.20 mm之間(圖 3)。從表1中可以看出，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組各部分間的平均偏差無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

圖 3 支架組織面間隙3D偏差分析

表 1 2 組支架各部分組織面適合性單因素方差分析

2.2 聯(lián)冠邊緣適合性

由同一經(jīng)驗(yàn)豐富技師檢查牙冠就位于支架預(yù)備體的情況，聯(lián)冠就位良好，冠邊緣無(wú)明顯縫隙，光滑探針劃過(guò)無(wú)明顯阻力。從3D偏差圖可以看出，冠邊緣偏差的絕大部分區(qū)偏差主要介于0.10～0.15 mm之間(圖 4)。從表 2中可以看出，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組間的平均偏差無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

圖 4 冠邊緣適合性3D偏差分析

表 2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組支架預(yù)備體冠邊緣適合性單因素方差分析

3 討 論

可摘局部義齒作為牙列缺損最常見的修復(fù)方式之一，具有適應(yīng)證廣、價(jià)格適中和損傷小的特點(diǎn)，特別是金屬支架可摘局部義齒還具有重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在臨床上應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)的金屬支架可摘局部義齒制作方式為蠟型+精密鑄造，制作步驟多、耗時(shí)長(zhǎng)且易出現(xiàn)鑄造缺陷。隨著數(shù)字化技術(shù)特別是金屬3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)制作可摘局部義齒支架成為新的選擇，相較于傳統(tǒng)方法而言，具有高精度、高質(zhì)量和高效率的特點(diǎn)[4-6]。雖然應(yīng)用3D打印技術(shù)可以直接制作可摘局部義齒金屬支架，但是仍需要通過(guò)排牙、充膠和裝盒等傳統(tǒng)流程才能完成可摘局部義齒的制作。因此，如何實(shí)現(xiàn)可摘局部義齒制作的全程數(shù)字化，一直是口腔醫(yī)療工作者探索的方向。

在本研究中，為了實(shí)現(xiàn)可摘局部義齒制作的全程數(shù)字化，引入了“增-減材”理念對(duì)RPD支架進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行了平滑處理，增加了基牙預(yù)備體的結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了聯(lián)冠。然后分別使用3D打印和數(shù)控切削技術(shù)制作了鈦合金新型可摘局部義齒支架和氧化鋯聯(lián)冠。最后，通過(guò)粘接方式，完成新型可摘局部義齒。新方法極大的提高了可摘局部義齒的自動(dòng)化生產(chǎn)效率、制作質(zhì)量和穩(wěn)定性，能更好的滿足廣大缺牙患者的需求。此外，新型支架缺牙區(qū)基臺(tái)+牙冠的設(shè)計(jì)，避免了臨床上常見的外力作用下塑料基托與金屬支架相分離的情況，提高了活動(dòng)義齒的使用壽命。如果出現(xiàn)聯(lián)冠松動(dòng)脫落或破損的情況，新方法也可通過(guò)調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字化制作聯(lián)冠，實(shí)現(xiàn)義齒的快速修理。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法制作可摘局部義齒的可行性，本研究對(duì)新型可摘局部義齒義齒支架與聯(lián)冠進(jìn)行了適合性的客觀評(píng)估。鑒于傳統(tǒng)的目測(cè)法缺乏客觀標(biāo)準(zhǔn)，為此本課題組通過(guò)硅橡膠復(fù)模法，復(fù)制了RPD支架與模型之間的間隙，進(jìn)而通過(guò)3D偏差計(jì)算，檢測(cè)RPD支架整體厚度，可以更加直觀、全面的反映RPD支架的適合性。從結(jié)果可以看出，傳統(tǒng)鑄造方法與3D打印技術(shù)制作的RPD支架各主要結(jié)構(gòu)的適合性結(jié)果均在臨床可接受范圍內(nèi)，且無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這也說(shuō)明了基于“增-減材”理念進(jìn)行新型可摘局部義齒的設(shè)計(jì)與制作達(dá)到了令人滿意的效果。但RPD支架大連接體和金屬基板的適合性不如支托和聯(lián)合卡環(huán)處，可能這是由于這些組件是支架曲率最大的部分，所以此處打印誤差較平面組件略大[7]。此外，打磨拋光對(duì)于RPD支架適合性也有一定的影響[8]。

綜上所述，使用3D打印/數(shù)控切削技術(shù)制作的新型可摘局部義齒達(dá)到了良好適合性。通過(guò)在支架缺牙區(qū)添加基臺(tái)的設(shè)計(jì)，避免了技工室排牙裝盒的操作，減少了患者就診次數(shù)及椅旁操作時(shí)間，提高了效率和質(zhì)量，避免了因人為因素造成的誤差，將具有良好的應(yīng)用前景。但其在基托部分由于沒有樹脂，會(huì)對(duì)美學(xué)造成一定的影響，特別是在前牙區(qū)域，如何進(jìn)一步改進(jìn)仍是本研究后續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。