深度：3D打印在口腔美學修復中的應(yīng)用
魔猴君 行業(yè)資訊 2114天前
3D打?。╝dditive manufacturing）技術(shù)是利用計算機輔助設(shè)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(shè)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(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域復雜模型的制作[2-3]。目前3D打印技術(shù)也逐步應(yīng)用于口腔醫(yī)學領(lǐng)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]。口腔美學修復路徑可分為前期的分析設(shè)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(shè)計并制定相應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計，并將虛擬設(shè)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(shè)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(shè)計階段分為傳統(tǒng)美學分析和設(shè)計、半數(shù)字化美學分析和設(shè)計、全數(shù)字化美學分析和設(shè)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(shè)計傳統(tǒng)美學分析和設(shè)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(chǔ)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(shè)計（圖2A）[8]。根據(jù)一級預告中數(shù)字化美學分析設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計、美學診斷蠟型設(shè)計于一體的數(shù)字化美學方案設(shè)計[13]。通過3D打印技術(shù)將美學分析和設(shè)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(shè)計路徑將傳統(tǒng)一級預告的分析設(shè)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(shè)計步驟。整個美學分析和設(shè)計階段分為數(shù)字化設(shè)計和3D打印兩步，簡化了美學分析和設(shè)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(shè)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(shè)計路徑在半數(shù)字化路徑的基礎(chǔ)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(shè)計，完成一級預告（圖4C）。3D打印設(shè)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(shè)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(shè)計準確，但前期投入的設(shè)備和軟件成本較高，目前還很難廣泛地應(yīng)用于修復臨床。不管哪種美學分析和設(shè)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(shè)計結(jié)果制作最終修復體，因此數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為美學分析和設(shè)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(chǔ)上設(shè)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(shè)計軟件中導入分析設(shè)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(shè)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(shè)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(chǔ)。
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(shè)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(shè)計目標修復體形態(tài)（圖6A、B）。3D打印設(shè)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(shè)計階段的美學效果，即最初分析設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計和制作（圖7）。
目前3D打印在口腔美學修復領(lǐng)域應(yīng)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(yīng)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(shè)計結(jié)果確定最終修復體設(shè)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(lǐng)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(wù)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
