崔雅楠 張亨國

安徽醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，安徽醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院1修復(fù)科，2種植科、安徽省口腔疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（合肥 230032）

在口腔修復(fù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)工藝制作口腔義齒的過程繁瑣，易出現(xiàn)鑄件變形、義齒邊緣粗糙等質(zhì)量問題，且加工周期長，影響義齒的最終修復(fù)效果［1］。3D打印技術(shù)，又稱增材制造技術(shù)（additive manufacturing，AM），是基于計算機(jī)輔助設(shè)計（computeraided design，CAD）的數(shù)字模型，通過特定的自動過程逐層添加標(biāo)準(zhǔn)化材料，最終創(chuàng)建個性化3D對象的新型制造技術(shù)［2-3］，具有快速、高效、便捷、可重復(fù)和節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字化3D打印技術(shù)改變了牙科的實(shí)踐方式［4-5］，借助口內(nèi)掃描儀、錐形束計算機(jī)斷層掃描（cone beam computed tomography，CBCT）和CAD即可實(shí)現(xiàn)口腔義齒的椅旁制作和完成，逐漸取代部分傳統(tǒng)義齒的制作技術(shù)，為臨床醫(yī)師提供了新思路及新方法。修復(fù)體的精準(zhǔn)度包括固定修復(fù)體冠邊緣及冠內(nèi)部的適合性、活動義齒與口腔黏膜的貼合度及封閉性、種植義齒的植入位置及適合性［6］，對修復(fù)義齒的長期臨床效果至關(guān)重要。3D打印修復(fù)體的精準(zhǔn)度受到多種因素的影響，但尚未系統(tǒng)總結(jié)，本文就近年來國內(nèi)外3D打印義齒的精準(zhǔn)度的進(jìn)展予以綜述，為該技術(shù)更好地制作修復(fù)體提供參考。

1 3D打印制作義齒方法

3D打印技術(shù)制作義齒包含3個基本步驟：一是數(shù)字化掃描儀器（口內(nèi)掃描儀或CBCT）進(jìn)行數(shù)字模型的采集；二是相關(guān)CAD軟件進(jìn)行修復(fù)模型的設(shè)計及數(shù)據(jù)加工；三是3D打印及終處理［7］。

1.1 數(shù)字模型的采集口內(nèi)掃描儀可記錄口腔內(nèi)表面的幾何形貌，分為接觸式及非接觸式，臨床多用非接觸式。非接觸式口掃按照掃描原理分為激光三維掃描、拍照式三維掃描［8］。常見的口內(nèi)掃描儀有Shape Trios （3 Shape公司，丹麥 ）、iTero（Align Technology公司，美國）、Fusion Scanner（朗視儀器，中國）、Aoralscan（先臨三維，中國）、i700（Medit公司，韓國）、CS3600（Carestream公司，美國）。無論使用何種口掃儀，遵循掃描策略可提高掃描精準(zhǔn)度，即先掃描咬合面，然后頰面，最后舌面；推薦掃描單科牙、跨度短的牙弓［9］。此外，掃描系統(tǒng)的物理分辨率、傳輸數(shù)據(jù)的軟件、掃描時間均可影響掃描精準(zhǔn)度［10］。CBCT可記錄口腔硬組織，國內(nèi)外均已開發(fā)并使用了技術(shù)成熟的CBCT，如：德國西諾德和卡瓦、意大利NewTom公司、中國安科、郎視儀器公司，其掃描無盲區(qū)。主要用于種植義齒及活動義齒，因存在輻射，在制作固定義齒時無須也不推薦使用［11］。

1.2 修復(fù)模型的設(shè)計及數(shù)據(jù)加工CAD軟件設(shè)計獲取的數(shù)字模型，常用的軟件有：3 shape公司的Dental systems、Exocad公司的Exocad Matera、Nemotec公司的NemoStudio，這些軟件可以基本滿足固定修復(fù)的要求［12］。打印前，需將設(shè)計的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為3D打印設(shè)備可識別的文件格式，其中最普遍的為STL文件格式，STL分辨率越高，打印物體越能展現(xiàn)出更精細(xì)的細(xì)節(jié)，但需要的儲存空間大、打印時間更長［13］。建議專業(yè)的口腔醫(yī)師或技師充分了解CAD軟件的特征后再設(shè)計操作，方可確保最終修復(fù)體的整體質(zhì)量。

1.3 3D打印及終處理3D打印根據(jù)義齒單層創(chuàng)建及堆疊的原理不同，可分為6種類型：立體光固化成型（steriolithography，SLA/SL），數(shù)字光處理（digital light processing，DLP），選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering，SLS），選擇性激光熔化（selective laser melting，SLM），熔融沉積成形（fused deposition modeling，F(xiàn)DM），光聚合物噴射（photopolymer jetting，PPJ）。不同打印方式的總結(jié)比較見表1。

表1 不同3D打印優(yōu)缺點(diǎn)、修復(fù)材料應(yīng)用及精度調(diào)控方法Tab.1 Advantages and disadvantages，application and accuracy regulatory methods of various 3D printing technologies

2 3D打印制作各類修復(fù)義齒的精準(zhǔn)度及影響因素

數(shù)字化3D打印技術(shù)在修復(fù)科的應(yīng)用逐漸廣泛，可制作冠橋及貼面或嵌體、可摘局部義齒金屬支架、全口義齒蠟型及基托、種植導(dǎo)板及種植個性化托盤、樹脂牙模型。深入研究各類義齒的精準(zhǔn)度及影響因素有助于優(yōu)化治療的最終效果。

2.1 固定義齒及固定橋傳統(tǒng)制取患者口內(nèi)印模后，灌注石膏模型，用失蠟鑄造法或切削法制作固定冠橋，精度易受到患者口腔情況及石膏模型等影響，而3D打印通過口內(nèi)掃描直接采集基牙數(shù)據(jù)，精度受到材料、幾何形狀及打印構(gòu)建的方向、層厚度參數(shù)的影響［9］。張杰等［22］用DLP技術(shù)打印樹脂單冠，發(fā)現(xiàn)層厚度設(shè)置在100 μm時，冠的精密度更優(yōu)越。陶瓷材料強(qiáng)度及美觀性俱佳，臨床上制作全瓷冠橋已普及，WANG等［23］研究了3D打印制作氧化鋯陶瓷冠的外表面、組織面及邊緣準(zhǔn)確性，得出結(jié)論：SLA技術(shù)制作的全瓷單冠準(zhǔn)確度均不低于切削制作的單冠，且符合臨床的準(zhǔn)確度要求，通過設(shè)置最小的表面遞進(jìn)參數(shù)、選擇精度高的掃面頭及提前校準(zhǔn)軟件進(jìn)一步提高牙冠精準(zhǔn)度。為了進(jìn)一步探索不同3D打印方式制作冠橋的精準(zhǔn)度是否不同，LI等［24］分析了兩種SLA制作的氧化鋯陶瓷牙冠的邊緣和內(nèi)部適合性，發(fā)現(xiàn)設(shè)計支柱支撐的氧化鋯冠內(nèi)部和邊緣精度較低，仍需改進(jìn)。而設(shè)計全支撐底座SLA的氧化鋯冠因提供更好的支撐，移除后無殘留，具有良好的三維外形和臨床可接受的適應(yīng)性。因此推薦設(shè)計全支撐底座SLA制備氧化鋯全瓷冠。LüCHTENBORG等［25］比較了SLA、DLP及PPJ法制作四單位氧化鋯全瓷橋，發(fā)現(xiàn)SLA及PPJ制作的修復(fù)體精度誤差＜ 100 μm，符合臨床要求（＜ 120 μm），但精度尚低于傳統(tǒng)減材技術(shù)，可能由于后處理時陶瓷產(chǎn)生微裂紋、變形，可縮短后處理的時間提高精度。樹脂材料由于美學(xué)性能突出、彈性模量更接近牙本質(zhì)、且對對牙損傷小，后牙咬合力較小的牙面及前牙可采用該材料進(jìn)行修復(fù)。LIM等［26］在修復(fù)Ⅱ類洞時，采用3D打印技術(shù)（DLP）制作樹脂嵌體，預(yù)先設(shè)計較大尺寸的樣本來彌補(bǔ)樹脂聚合收縮帶來的誤差，從而獲得優(yōu)異邊緣適合度和精準(zhǔn)度的嵌體。SAMPAIO等［27］研究了3D打印不同材料制作貼面和全冠的適應(yīng)性，認(rèn)為3D打印樹脂貼面具有良好的內(nèi)部適應(yīng)性。因樹脂材料的聚合收縮，不同樹脂材料會影響臨時冠的精確度，可選用聚合收縮小、產(chǎn)熱及氣泡少的樹脂如多功能甲基丙烯酸酯構(gòu)成的玻璃填料類材料。綜上，目前3D打印技術(shù)臨床上可制作齦上邊緣的貼面、嵌體、單冠及固定橋，且顯現(xiàn)出良好的臨床效果。如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)臨床標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，改變傳統(tǒng)的固定修復(fù)體制作模式，是需要解決的問題。

2.2 可摘局部義齒支架可摘局部義齒支架與口腔黏膜的貼合度，對于義齒的固位和穩(wěn)定至關(guān)重要。3D打印可摘局部義齒支架已應(yīng)用于臨床，但由于口掃數(shù)據(jù)無法復(fù)制出軟組織的可讓性，3D打印尚未普及。義齒多用鈷鉻或純鈦類金屬支架，其中SLM技術(shù)直接制作可摘局部義齒支架的研究日趨完善。WILLIAMS等［28］展示了用SLM技術(shù)直接制作支架修復(fù)兩側(cè)末端游離牙缺失的病例報告，支架適應(yīng)性符合臨床要求，直接制作金屬支架由于避免包埋過程導(dǎo)致部件輕微移位變形，精度良好。同樣，ALABDULLAH等［29］和GAO等［30］分別用SLM打印制作鈷鉻支架和鈦支架，其邊緣適合性良好。也有學(xué)者用3D打印技術(shù)先制作可熔融的樹脂，再間接鑄造成金屬支架。ROKHSHAD等［31］發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)取模鑄造法和DLP打印樹脂熔模法制作的鈷鉻合金支架均有臨床可接受的短期邊緣適合性，須進(jìn)一步研究精度的長期穩(wěn)定性。此外，建議使用的數(shù)據(jù)處理軟件可對獲取的數(shù)字模型進(jìn)行觀測分析、獲取就位道及填倒凹處理，提前建立好可摘局部義齒各組件的數(shù)據(jù)庫以便設(shè)計支架。TASAKA等［32］比較了3D打印樹脂熔模法和SLS直接法制作的可摘局部義齒金屬支架的精度，發(fā)現(xiàn)間接法制作的支架舌桿連接處精度較低，可通過打印后快速鑄造避免金屬形變，增加精度；而直接法制作的支架舌桿中心處觀察到局部差異，須研究燒結(jié)條件如調(diào)整最適合的溫度、壓強(qiáng)及濕度來減小金屬形變應(yīng)力。3D打印樹脂熔模法和SLS直接法制作的金屬支架的精準(zhǔn)度由于特定結(jié)構(gòu)組件的不同而呈現(xiàn)差異。近年來越來越多的學(xué)者研究新型材料聚醚醚酮（poly-etheretherketone，PEEK）制作可摘局部義齒的理化性質(zhì)，NEGM等［33］探討直接和間接CAD/計算機(jī)輔助制造（computer-aided design manufacturing，CAM）技術(shù)制備上頜PEEK可摘局部義齒支架的貼合度，得出結(jié)論：直接銑削PEEK和間接增材制造（樹脂印刷結(jié)合失蠟PEEK熱壓技術(shù)）在整體貼合度上有顯著差異，但在臨床可接受范圍內(nèi)。其中，直接技術(shù)制作的支架顯示出更好的整體貼合度。綜上，建議采用直接3D打印法制作可摘局部義齒支架，既可獲得良好的精準(zhǔn)度，又可節(jié)約制作時間及成本。但是注意在設(shè)計階段和制作階段均要考慮到減少材料的形變。

2.3 全口義齒對于全口義齒，義齒基托和黏膜的貼合性是義齒固位和長期修復(fù)成功的關(guān)鍵［34］。有研究［35］用標(biāo)準(zhǔn)無牙模型模擬患者上頜無牙，DLP打印上頜全口義齒基托，評估了構(gòu)建方向與單層厚度對義齒基托精度的影響，結(jié)果表明沿45°和90°方向打印的義齒精度最高，層厚度為50 μm和100 μm僅改變打印時間，精度無統(tǒng)計學(xué)差異。另一研究［36］測試了3種方法制作全口義齒基托：注射制模、銑削及3D打印技術(shù)，比較模型與上頜全口義齒基托在第二前磨牙和第二磨牙跨腭中縫區(qū)域的匹配精度，得出結(jié)論：傳統(tǒng)方法由于聚合收縮及內(nèi)部應(yīng)力具有更大形變，3D打印組平均偏差最低，其次是銑削和注射印模技術(shù)。WANG等［37］對3D打印全口義齒的準(zhǔn)確度進(jìn)行了綜述，亦發(fā)現(xiàn)：3D打印義齒基托的精度（0.058 ～ 0.29 mm）與傳統(tǒng)技術(shù)制作的義齒基托（0.105 ～ 0.30 mm）相似。因此，建議使用高精度口掃儀獲取數(shù)據(jù)，美國AvaDent系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，調(diào)整打印過程中的光強(qiáng)、打印角度及方向、層數(shù)，選擇穩(wěn)定的支持結(jié)構(gòu)，縮短后處理時間來獲得較高精度的義齒。綜上，3D打印制作全口義齒的臨床應(yīng)用和研究不多，因黏膜具有彈性，記錄轉(zhuǎn)移位關(guān)系復(fù)雜，口掃無法獲取黏膜及咬合的動態(tài)數(shù)據(jù)，該技術(shù)有待突破，目前可在臨床3D打印制作并試戴義齒支架后，制取功能性印模，灌制終模型，再3D打印終義齒，該方法可減少醫(yī)技操作時間，研究前景廣闊。

2.4 種植義齒種植義齒由于固位力強(qiáng)、舒適度高及不損傷鄰牙特點(diǎn)逐漸成為牙列缺損患者修復(fù)的主流方式［38］。而自由手種植修復(fù)的精準(zhǔn)度受限于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和操作，種植導(dǎo)板和3D打印個性化托盤應(yīng)運(yùn)而生。

新型導(dǎo)板結(jié)合CBCT、口內(nèi)掃描和計算機(jī)輔助設(shè)計獲得數(shù)字文件，通過3D打印得出，可精準(zhǔn)定位，簡化義齒修復(fù)過程，目前有資質(zhì)的醫(yī)院均可開展3D導(dǎo)板種植技術(shù)，且技術(shù)較為成熟。MEHRDAD等［39］推薦3D打印層厚度設(shè)置為50 μm，此條件下備洞位置、深度及方向最準(zhǔn)確。YEUNG等［40］使用3D打印導(dǎo)板時，測量了不同種植體系植入位置及方向的精準(zhǔn)度，指出：3D導(dǎo)板引導(dǎo)植入的植體位置及角度均滿足臨床要求，不同種植體系各有優(yōu)劣，這可能與植體的形狀、自攻性及表面處理方式有關(guān)，有待深入研究。SHI等［41］認(rèn)為3D打印的牙支持式導(dǎo)板精度最高，無牙患者使用導(dǎo)板固定螺絲可獲得更精準(zhǔn)的植入位點(diǎn)、方向及深度，盡量減少導(dǎo)環(huán)與骨的距離可減少種植偏差，使用塑料導(dǎo)環(huán)精度更高。此外，引導(dǎo)方案（全程或半程導(dǎo)板）、種植體位置（上頜或下頜、前牙或后牙）、種植體大小、骨質(zhì)量均可能影響導(dǎo)板精度，有待進(jìn)一步研究。綜上，3D打印技術(shù)用于缺牙少的種植手術(shù)已能取得較好的精準(zhǔn)度，缺牙多或無牙時，精準(zhǔn)度仍有待提高。

準(zhǔn)確的無牙印模是保證種植修復(fù)體具有良好的支撐力、固位、穩(wěn)定性、修復(fù)功能和保護(hù)口腔組織健康能力的基礎(chǔ)［42］。精準(zhǔn)穩(wěn)定的托盤可以為壓模材料提供均勻厚度和足夠空間，3D打印個性化托盤由于可以很好地控制印模材料的預(yù)留空間、提高精度和印模再現(xiàn)性，成為研究熱點(diǎn)［38，42］。有測試結(jié)果［42］表明，與傳統(tǒng)手工制作的托盤相比，3D托盤可更精確地記錄種植體位置，具有足夠的延伸范圍和更均勻的三維空間。有文獻(xiàn)［43］介紹了一項(xiàng)技術(shù)：在全牙列種植印模過程中，3D打印出個性化托盤和修復(fù)的金屬支架，該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是完全控制了每個種植體印?；_周圍印模材料的空間，使印模精準(zhǔn)度顯著提高。

2.5 牙模型牙模型對于臨床診療和教學(xué)十分重要，記錄模型的精確度影響牙間間距、牙弓形狀及尺寸，目前教學(xué)及臨床上的牙模型多由3D打印制作。有研究［44］證明：PPJ打印技術(shù)如設(shè)置最精確的打印參數(shù)，其打印出的模型與石膏模型無臨床統(tǒng)計學(xué)差異。SHERMAN等［45］發(fā)現(xiàn)3D打?。―LP）制作口腔模型具有高度可重復(fù)性；打印出的模型無論實(shí)心或空心，均具有臨床可接受的準(zhǔn)確度；打印精度在50和100 μm時，其準(zhǔn)確度最高。因此3D打印比傳統(tǒng)制作模型更節(jié)約材料，需要使用大批量模型時，推薦采用3D打印空心模型的方法。JANG等［46］為制作三單位固定橋，發(fā)現(xiàn)3D打印制作的模型邊緣和內(nèi)部適合性在臨床可接受的準(zhǔn)確性范圍（120 μm）之內(nèi)。PARK等［47］比較了不同3D打印技術(shù)打印出的模型，認(rèn)為與DLP、PPJ和SLA相比，F(xiàn)DM打印出的全口口腔模型精度最低，SLA精度最高。YOUNG KIM等［48］評價了FDM、DLP和SLA打印出的模型精度，同樣發(fā)現(xiàn)SLA打印的模型在解剖細(xì)節(jié)和三維精度上表現(xiàn)更佳，且邊緣平滑、圓鈍。綜上，3D打印模型已用于教學(xué)或記存模型，可定性比較治療前后的口腔變化，但其精度仍有待提高；若定量比較治療前后的變化、或利用模型制作治療性義齒時，使用前需進(jìn)行質(zhì)量控制。由于模型會變形并顯示出表面缺陷，如層間線、鋸齒狀邊緣和缺乏清晰度，臨床醫(yī)師應(yīng)了解目前各個3D打印機(jī)的局限性，從而選擇最合適的打印方式、設(shè)置最優(yōu)參數(shù)來打印模型，目前推薦使用SLA方式。

3 小結(jié)與展望

目前，多種3D打印技術(shù)制作的各類義齒及模型的精準(zhǔn)度大多符合臨床要求，制作過程亦更加簡易快捷。該技術(shù)由于數(shù)據(jù)獲取、處理軟件及打印儀器的設(shè)置參數(shù)、后處理時間及環(huán)境等不同，打印出的修復(fù)體精準(zhǔn)度各有差異；此外，打印方式、打印材料的性質(zhì)及打印的組件部位亦影響修復(fù)體精準(zhǔn)度。學(xué)者須進(jìn)一步研究影響3D打印修復(fù)體機(jī)械性能的因素及最佳精準(zhǔn)度參數(shù)，在保證修復(fù)體強(qiáng)度及韌性的前提下，選擇最合適的打印方式及儀器、設(shè)置最優(yōu)參數(shù)，提供可靠的理論支持，使得該技術(shù)的應(yīng)用更加規(guī)范化、統(tǒng)一化。該技術(shù)如何在修復(fù)領(lǐng)域更廣泛更高效地應(yīng)用，值得研究和探討。