單驗(yàn)博，何 鑫 綜述 溫 寧 審校

3D(3 dimension)打印技術(shù)又稱增材制造，是基于離散堆積的思想，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將建成的三維模型離散成二維切片，再將數(shù)據(jù)文件傳輸至打印機(jī)，以粉末狀材料，逐層打印、循環(huán)往復(fù)來構(gòu)造物體的快速成型技術(shù)。目前，常用的打印材料包括金屬材料(Ti、Mg)、高分子材料(PLA、PCL、PEEK)、陶瓷材料(鈣磷灰石、生物活性玻璃)及生物墨水等，在打印開始前需根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的特性選擇合適的打印材料。3D打印技術(shù)類型可歸納為以下5類：分層實(shí)體制造、熔融沉積成形、選擇性激光燒結(jié)、立體光刻和噴墨打印技術(shù)。本文對3D打印技術(shù)在口腔種植學(xué)、口腔頜面外科學(xué)和口腔修復(fù)學(xué)等領(lǐng)域的最新應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為后續(xù)科學(xué)研究和臨床工作提供新的思路。

1 口腔種植學(xué)

3D打印技術(shù)在口腔種植學(xué)中的應(yīng)用主要有種植導(dǎo)板、種植體，以及種植區(qū)骨增量手術(shù)。種植導(dǎo)板可以保證種植位置和角度的精確性，最大程度減少由于術(shù)者自身經(jīng)驗(yàn)或技術(shù)原因引起的偏差。De Sales等發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)植入方式比較，3D打印導(dǎo)板引導(dǎo)下種植位點(diǎn)更理想，而且可以縮短手術(shù)時(shí)間，減輕患者不適。3D打印制造個(gè)性化根形種植體可以促進(jìn)種植體與牙槽骨之間形成穩(wěn)固的骨結(jié)合，且更好地模擬天然牙的應(yīng)力分布，提高初期穩(wěn)定性。黃碩等初步評估3D打印個(gè)性化根形鈦合金種植體在下頜磨牙區(qū)即刻種植的臨床效果，隨訪1年，未見種植體周圍骨吸收或軟組織退縮。3D打印個(gè)性化骨移植物、個(gè)性化鈦網(wǎng)和骨重建導(dǎo)板等方式增加骨量，使種植區(qū)骨量不足者種植手術(shù)成功率大大提高。Lee等將PCL、TCP、bdECM混合并注入脂肪干細(xì)胞，制作出3D打印骨移植支架，植入比格犬下頜骨缺損區(qū)，結(jié)果顯示成骨效果良好，為臨床應(yīng)用提供可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。3D打印技術(shù)雖然已取得滿意的臨床療效，但是其設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、制作步驟繁瑣，各個(gè)環(huán)節(jié)誤差的累計(jì)會影響種植手術(shù)的精確性，同時(shí)由于黏膜的可讓性，如何準(zhǔn)確模擬黏膜支持性導(dǎo)板的實(shí)際植入位置仍有待解決。此外，3D打印口腔植入物的生物安全性和成骨效果評估尚處于實(shí)驗(yàn)階段，臨床應(yīng)用前還需要更大樣本量、更長觀察時(shí)間的研究驗(yàn)證。

2 口腔頜面外科學(xué)

2.1 外科手術(shù)導(dǎo)板 借助3D打印技術(shù)制作頜骨模型和手術(shù)導(dǎo)板，模擬手術(shù)方案，有助于提高手術(shù)的精確性，獲得令人滿意的手術(shù)效果。李懷奇等比較常規(guī)方法與3D打印技術(shù)輔助手術(shù)兩種方式進(jìn)行下頜骨缺損修復(fù)重建手術(shù)的效果，發(fā)現(xiàn)后者在術(shù)中失血量、手術(shù)時(shí)間、術(shù)后外形恢復(fù)等方面優(yōu)勢明顯。Wu等在3D打印聚乳酸導(dǎo)板的輔助下實(shí)施下頜骨部分切除，同時(shí)行腓骨移植重建下頜骨，可有效簡化手術(shù)操作，獲得理想的下頜骨連續(xù)性。在頜骨重建中應(yīng)用3D打印技術(shù)最大的優(yōu)勢在于徹底摒棄了傳統(tǒng)手術(shù)依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的弊端，在計(jì)算機(jī)輔助下實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)化切除和個(gè)性化修復(fù)。

2.2 骨修復(fù)體 由先天性疾病、外傷、腫瘤等因素造成的頜面部軟硬組織缺損是頜面外科常見病，頜骨結(jié)構(gòu)、毗鄰關(guān)系復(fù)雜，修復(fù)難度高。現(xiàn)階段骨缺損的主要修復(fù)方式為自體骨移植、異體骨移植以及人工合成替代物等，由于以上方法受到移植物來源和生物相容性的限制，近年來以生物材料為原料的3D打印技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。來慶國和唐曉明采用3D打印個(gè)性化鈦金屬植入物修復(fù)下頜骨缺損病例，兩年后隨訪，患者咬合關(guān)系正常，3D 金屬打印技術(shù)還可以直接打印骨缺損植入物用于缺損的重建，有效解決了自體骨移植的取骨量有限、第二術(shù)區(qū)創(chuàng)傷等問題。隨著再生醫(yī)學(xué)和組織工程的進(jìn)步，利用生物材料進(jìn)行3D打印，誘導(dǎo)自體組織再生促進(jìn)缺損區(qū)域重建也成為可能。Smeets等將聚丙交酯/β-磷酸三鈣材料制作成多孔徑支架以修復(fù)大鼠顱頜骨缺損，其成骨作用優(yōu)于自體骨修復(fù)的對照組，臨床應(yīng)用前景良好。Ahn等報(bào)道，在唇腭裂患者的牙槽裂重建中，利用3D打印技術(shù)制作聚己內(nèi)酯支架并整合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，移植后 6 個(gè)月，新生骨的骨體積約為缺損總體積的45%，骨密度約為周圍骨的75%，表明3D打印生物支架具有良好的骨傳導(dǎo)性。除常見的金屬、無機(jī)物、陶瓷等材料外，研發(fā)出具有生物活性的可降解材料，復(fù)合生物組織或者生長因子，從而誘導(dǎo)自身組織再生以修復(fù)缺損區(qū)域，是未來科學(xué)研究的發(fā)展方向之一。

3 口腔修復(fù)學(xué)

3D打印技術(shù)可用于制作金屬全冠、固定橋和可摘局部義齒的支架等，該技術(shù)具有加工時(shí)間短、材料利用率高、精密度高等優(yōu)點(diǎn)。Hu等報(bào)道，采用口內(nèi)掃描獲得數(shù)字模型，3D打印直接制作上頜RPD金屬支架(Kennedy I類)，該個(gè)性化鈦支架與組織面貼合且匹配精準(zhǔn)，臨床療效理想。可摘局部義齒支架各個(gè)區(qū)域有不同的性能需求，目前3D打印支架主要采用均質(zhì)化一體加工的方式，不能賦予卡環(huán)、支托、連接體等結(jié)構(gòu)各自所需的機(jī)械性能，如何實(shí)現(xiàn)支架的區(qū)別化加工是值得深入探索的發(fā)展方向。柳玉曉等通過3D掃描、數(shù)字設(shè)計(jì)、3D打印結(jié)合復(fù)制義齒技術(shù)，對15例無牙頜患者進(jìn)行全口義齒修復(fù)，能夠明顯縮短療程，實(shí)現(xiàn)無牙頜的快速修復(fù)，但是3D打印義齒基托材料的顏色和實(shí)際牙齦尚有差別，其強(qiáng)度也有待提高。文獻(xiàn)[21]將數(shù)字化印模結(jié)合3D打印技術(shù)，修復(fù)前牙，仿真效果和遮色能力表現(xiàn)理想。3D打印技術(shù)也用于臨時(shí)修復(fù)體制作，縮短了椅旁操作時(shí)間，并能即刻滿足力學(xué)性能的需要。Lee等比較了CAD/CAM切削、手工制作、3D打印技術(shù)制作臨時(shí)冠的邊緣密合性，結(jié)果表明三種方法在冠邊緣適合性方面無明顯差別, 但3D打印臨時(shí)冠的內(nèi)部適合性最好。3D打印技術(shù)在口腔美學(xué)修復(fù)中同樣具有突出優(yōu)勢，相比于傳統(tǒng)的美學(xué)分析和設(shè)計(jì)方法，3D打印美學(xué)診斷模型可以避免在翻制模型和手工制作蠟型時(shí)信息傳遞的誤差，全程精準(zhǔn)指導(dǎo)最終修復(fù)體的制作，但是該方法前期投入成本較高，且對于涉及咬合改變的情況無法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。目前用于3D打印制作修復(fù)體的材料主要是樹脂和石蠟，二者的機(jī)械性能和美學(xué)屬性還有待改進(jìn)，因此，探索在美觀性、耐磨性和尺寸精度方面更加優(yōu)異的打印原材料和工藝是3D打印技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。3D打印技術(shù)憑借其個(gè)性化、數(shù)字化和精確度高的特點(diǎn)，在口腔修復(fù)領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，有望替代大部分傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)，在修復(fù)體制作、輔助美學(xué)修復(fù)等方面應(yīng)用前景良好。

4 口腔正畸學(xué)

在口腔正畸學(xué)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已被應(yīng)用于制作石膏模型、個(gè)性化托槽和隱形矯治器等，可根據(jù)患者口內(nèi)不同情況進(jìn)行定制，滿足正畸治療對精確度、舒適度和個(gè)性化的需求。Kim等發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的石膏印模，基于口內(nèi)掃描數(shù)字化模型和光固化成型3D打印技術(shù)制作的樹脂模型精度和強(qiáng)度更高。個(gè)性化定制托槽可以提高托槽的貼合度，減少口內(nèi)不適感，劉云峰等采用選擇性激光熔化工藝制造個(gè)性化托槽，托槽與牙面貼合度高、厚度薄、所需粘接劑少, 已成功應(yīng)用于患者的正畸矯正中。無托槽隱形矯治也是近年興起的主要正畸技術(shù)，Jindal等嘗試使用牙科LT樹脂直接打印隱形矯治器，其高精度、高抗載荷、低變形的特點(diǎn)為后續(xù)安全可靠的正畸材料的研發(fā)提供新的思路。與傳統(tǒng)熱壓膜技術(shù)相比，直接3D打印制作的隱形矯治器具有邊緣平滑、附件數(shù)量少的優(yōu)勢，但是也存在生物安全性較差、顏色不穩(wěn)定等問題，目前尚無可用于直接制作隱形矯治器的生物材料通過批準(zhǔn)上市。因此，研發(fā)具有優(yōu)良的生物相容性，可以穩(wěn)定、安全、長期應(yīng)用于口腔環(huán)境中的3D打印隱形矯治器材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

5 牙體牙髓病學(xué)

3D打印技術(shù)在牙體牙髓病學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括引導(dǎo)開髓通路、輔助鈣化根管定位、制作根尖外科導(dǎo)板等，可顯著提高操作準(zhǔn)確性和牙髓再生成功率，但還需要長期隨訪來驗(yàn)證其臨床效果。Torres等報(bào)道，在上頜側(cè)切牙根尖周炎且根管閉塞的病例中，利用CBCT數(shù)據(jù)制作的3D打印導(dǎo)板引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了直達(dá)根管中部的微創(chuàng)入路，大大縮短了椅旁操作時(shí)間，降低了醫(yī)源性牙根損傷的風(fēng)險(xiǎn)。Ackerman等證實(shí)，3D打印導(dǎo)板引導(dǎo)的牙髓根尖手術(shù)定位的準(zhǔn)確率更高，能完全實(shí)現(xiàn)病變部位的精準(zhǔn)切除，避免對周圍骨組織的損傷。Patel等采用3D打印技術(shù)制作個(gè)性化軟組織牽引器，術(shù)野清晰，精確輔助根管口定位，臨床效果滿意。此外，3D 打印技術(shù)還可以制作牙體髓腔模型，用于牙體解剖理論教學(xué)或者臨床操作技能培訓(xùn)，解決離體牙數(shù)量不足、不可復(fù)制的問題。3D打印技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了“可視化”的根管治療，尤其對于復(fù)雜的牙體牙髓病例有重要意義，為微創(chuàng)牙髓治療帶來了希望，但是該項(xiàng)技術(shù)在臨床實(shí)踐中尚存在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、后牙導(dǎo)板限制開口度、精確度有待提高等問題。

6 不足與展望

3D打印技術(shù)所體現(xiàn)的增材制造理念與傳統(tǒng)方式完全不同，其具有個(gè)性化、精度高、可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，為口腔臨床診療工作帶來了顛覆性的影響，已在口腔種植學(xué)、頜面外科學(xué)、口腔修復(fù)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用并取得突破性進(jìn)展。但3D打印在口腔臨床中應(yīng)用的局限性主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)技術(shù)設(shè)計(jì)與制作過程復(fù)雜，臨床應(yīng)用成本較高，不利于推廣；(2)產(chǎn)品的精確度仍有待提高，尤其是在預(yù)測模型中累及軟組織、咬合等情況；(3)3D打印原材料的多樣性不足，難以滿足各種臨床應(yīng)用場景的需求。

現(xiàn)階段常用的3D打印原材料包括金屬、高分子和無機(jī)材料，隨著口腔材料學(xué)、組織工程學(xué)和制備工藝等多學(xué)科的交融與發(fā)展，未來將通過技術(shù)革新研發(fā)并優(yōu)化新型材料，使其在具備優(yōu)異的生物相容性和安全性的基礎(chǔ)上，能夠滿足不同診療用途的需求，比如美學(xué)修復(fù)體、隱形正畸矯治和骨內(nèi)種植體等。此外，在頜面外科領(lǐng)域，3D生物打印也是未來研究的熱門方向，利用具有特定生物活性和功能的支架誘導(dǎo)器官或組織的重建，以獲得更佳的組織缺損修復(fù)效果。隨著安全穩(wěn)定口腔新材料的研發(fā)、精準(zhǔn)快速打印設(shè)備的應(yīng)用、臨床醫(yī)師操作技能的提高，3D打印技術(shù)在口腔臨床診療中的應(yīng)用將有更為廣闊的前景。