3D打印技术在牙科领域的研究进展

马宏斌 郭晶洁 吕品 张雯怡

摘要：随着信息技术的不断发展，人类进入了数字化快速发展时代，数字化技术在各个领域获得广泛的使用。3D技术与口腔医学具有密切的相关性，三维成像技术发展推动着3D等技术的发展，使3D技术在口腔疾病治疗中得到广泛使用。分析在牙科疾病治疗中使用3D技术的情况。

关键词：牙科;口腔疾病;3D打印技术;精准医疗;综述

3D技术是一种利用三维数据模型，通过把打印材料组成累加构建成一种实体产品的新型技术。随着数字化技术的快速发展，3D打印技术在医学领域中得到广泛使用，数字化口腔医疗正是3D技术的体现。3D打印技术特别适合于口腔牙齿修复，该技术根据患者的特性制作相应的模型，使治疗精准度更高。

1 3D打印技术的概述

1.1 3D打印成型技术

3D打印的成型方式可分为多种，与口腔学科关系比较密切的为三维印刷（3DP）、熔融沉积成型（FDM）以及激光选区烧结（SLS）等，其中SLS常用于制作手术导板、修复树脂熔模、制作种植体等，在牙列缺失等病例中使用较多。

1.2 打印材料

3D打印技术所应用的材料一般为粉末及液体。从化学角度来看，可分为金属、高分子以及无机非金属。义齿、可摘局部义齿的制作一般会使用金属、陶瓷等材料，生物相容性较高，且耐磨性理想。种植体较多应用纯钛，可与周围的骨结合，进行CT等检查时不会因为种植体材料受到过多的放射干扰，安全性比较高[1]。

1.3 3D打印制作工艺

3D打印模式基于一种“降维制造”思想，使用软件将三维模型细化为二维层片，分层堆积成一个三维实体。制作流程需进行模型构建、生成打印格式、切片处理模型、成型加工以及模型的光整处理。在三维模型构建中，需要解除其他的绘画模型将其进行转换，比较常用的有CAD或CAM软件;软件绘制后获得相应的模型，然后进行打印，以上操作是为了格式的转换，将其转换为STL，从而获得更加明确的模型，并将该数据与3D打印机匹配联通，获得最后的结果。通过以上一系列操作后，获得的模型精准度比较高且分辨率理想[2]。

2 3D打印在牙科领域中的应用

2.1 口腔正畸治疗

口腔正畸治疗中经常使用石膏模型，使用石膏进行取模，根据情况制作相应的对应材料。但该制作对空气的湿度要求较高，如果保存区域湿度较大，容易受潮变形;此外，该种材料密度较低，应用过程中容易损坏。基于口内数字扫描模型及光固化成型3D打印技术获得的树脂模型，在精密度、强度以及容易保存等方面均有了较大的改进。3D打印技术应用于正畸治疗可改善牙列整齐度，且该种技术制作的正畸矫正模型可与患者牙周等组织精密契合，避免戴入后造成牙周组织损伤，具有较高的临床应用安全性。

邱勇等[3]在CBCT重建下利用3D打印技术对青少年正畸治疗，将46例患者分为对照组及观察组，对照组采取传统的舌侧托槽与黏连，观察组利用3D技术制作个体化的舌侧托槽，治疗后观察组鼻唇角、上唇上、下唇厚、美观等方面均优于对照组。该结果说明3D打印技术应用于正畸治疗，可获得理想效果，其托槽准确、不容易脱落，对于患者的牙龈损伤程度低，符合美观学要求。冯全胜等[4]将接受正畸治疗的40例患者分为两组，一组使用石膏模型，一组使用3D打印模型，结果3D打印模型的测量精准度明显高于石膏模型组，该结果说明正畸治疗中使用3D打印技术可精准获得模型，对治疗具有积极意义。

2.2 种植牙

随着人们对美的要求更高，种植牙的需求量也明显提升。种植牙技术是将人工制作的模型种植进入缺位的牙龈中，替代原有牙齿的功能，是一种有效的镶入模式。在传统的种植牙治疗中，需要进行拔牙、预备植牙孔、植入骨粉、覆盖、埋入等多个步骤，一般需要8 h，治疗周期长达7个月，治疗费用在1万元以上。我国口腔种植技术发展较晚，种植体均需从国外购入，缺乏自我特色，且受到的制约因素较多，治疗费用较高，临床应用受到限制。

3D种植牙可将种植体植入原有的缺口的牙龈中，治疗方式简单，实现原有压槽的无缝结合，可明显减轻对周围组织的损伤，安全性较高，治疗周期为1～2 h，完成该项治疗需0.5 h，可明显降低临床治疗费用，且治疗费用不会超过1万元，经济实惠，广受患者欢迎[5]。

种植牙为牙冠和植入体组成，使用的材料一般为纯钛金属银，该种物质具有较多的优势，如力学性能、抗腐蚀性能，临床应用比较广泛。种植体材料类型比较多，如陶瓷类种植体及复合材料等种植;牙冠材料也具有多样性，有黄金、镍铬合金等。张秀琴[6]等将42例种植牙患者分为常规组以及3D组，经过不同的临床治疗后，3D组患者的修复成功率、咀嚼效率等均优于常规组（P<0.05）。李伟[7]研究表明，利用3D技术进行口腔种植牙，经过3～6个的骨整合期，种植体与牙槽骨可以牢固地粘合在一起，疗效理想;同时提出在使用过程中需注意以下问题：（1）医生需转变传统的种植理念。传统种植技术依靠口腔医生经验，治疗过程中根据二维资料分析牙体位置、角度等参数，具有较大的主观性，容易出现偏差，影响周围重要的组织结构，医生采取3D种植技术需转变理念，在高端修复材料的基础上为患者提供高端和精准的治疗服务，并掌握高端技术。（2）体现个性化的种植方案。每个患者的牙槽骨均不一样，这就对治療的精准度提出了更高的要求。目前，个性化的种植体大多数为SLS打印，制作出来的种植体强度和精准度较高，且可减少使用进口材料的费用，医生根据患者的情况而定，选取舒适且合适的修复方法。李赛娜等[8]研究显示，胶原涂层对3D打印种植体表面的生物相容性是有影响的，临床使用中需根据患者的情况进行选择。

2.3 可摘义齿

传统义齿在加工过程中很大程度上需要依赖加工技师的技术水平，对技师的经验依靠性较大，误差率较高，因此制作出来的义齿具有较高返工率，治疗效果较差，患者使用舒适度较低，满意度不高。随着数据化计数的发展，特别是3D打印技术的出现，牙科产业开始教学转变，形成高技术的现代化科技企业。

手工制作的义齿金属内冠在加工过程中容易出现变形，该种情况会使佩戴者出现不适，需要返工修正，不仅增加时间成本，还会影响患者的使用。相关研究显示[9]，通过光学的扫描模式可获得相应的数据，将计算机辅助与3D打印技术结合形成的局部义齿，与传统的印模技术对比，结构特性理想，与口腔的解剖结构比较贴合，贴合紧密后可有效降低患者使用的疼痛程度，对缓解压槽骨重吸收具有重要意义。此外，给予3D技术制作并加入后期的修饰工艺，整个义齿支架制作时间明显缩短，且紧密度提升，明显降低返工率，对降低成本、缩短患者等待时间具有积极意义。

乔建勋等[10]研究报道，采用3D打印技术制作的活动义齿偏差率明显低于失蜡铸造技术制作的活动义齿，进一步说明了3D打印技术在义齿制作中的优势。张倩等[11]研究认为，可摘全部义齿的制作过程中，使用3D打印钴铬合金抗拉强度为（997±14）MPa，屈服强度为（996.7±16.8）MPa，延伸率为（20.86±1.5）%，维氏硬度为（345±3.9）HV，说明该制作方式可有效满足口腔可摘局部义齿支架制作的要求，适合临床推广应用。

3结语

近年来，3D打印技术获得快速发展，在航天、军工、建筑、医疗等领域均有广泛使用。2018年，我国佛山市安齿生物科技有限公司宣布3D打印牙齿成功，标志着3D打印技术在我国口腔学科中开始推广使用。随着现代医疗技术发展及人们对口腔健康的关注，3D打印技术获得更加快速的发展[12]。

3D打印与口腔疾病治疗有着天然的匹配性。首先，3D打印技术具有比较精准和个性化的特点，每个人的牙齿情况不一样，会匹配一个唯一的三维数据，符合个性化的治疗原则。其次，人类的牙齿结构比较复杂，传统的人工制作模型使得产品的精密度不高，匹配性差，导致患者使用过程中出现明显不适，甚至会引起不良反应;而3D打印技术可满足牙齿的精准、个性化定制等要求。最后，牙齿治疗周期一般较长，如种植牙，3D打印技术可明显缩短模型制作及修改等时间，符合患者的需求。

虽然3D打印技术在牙科应用中获得理想的效果，但同时也出现了发展瓶颈，如目前牙科市场使用比较广泛的材料为陶瓷、树脂、钛合金等，但还有未知和人体牙齿各项性能均能比较匹配的材料需要我们加大研究，突破瓶颈，获得更多生物相容性好的材料是当下需要开展的研究课题。

参考文献

[1]朴芳妤.3D打印技术在口腔医学中的应用研究[J].世界最新医学信息文摘，2019，19（43）：150.

[2]Kono K，Tanikawa C，Yanagita T，et al.A Novel Method to Detect 3D Mandibular Changes Related to Soft-Diet Feeding[J].Front Physiol，2017，14（8）：567-567.

[3]邱勇，宋艷.CBCT重建下3D打印技术对青少年正畸治疗的应用效果与美学评价[J].中国美容医学，2020，29（4）：133-135.

[4]冯全胜，马笮，徐文秀，等.口腔3D 打印模型与传统石膏模型精确性对比研究[J].中国老年保健医学，2015，13（3）：80-81.

[5]CHHABRA D.Comparison and analysis of different 3d printing techniques[J].Int J Latest Trends Eng Technol，2017，8（4-1）：264-272.

[6]张秀琴，刘振华，周俊宏.3D打印技术在种植牙患者中的应用价值探究[J].中国美容医学，2020，29（7）：145-146.

[7]李伟.3D打印技术在现代口腔种植牙中的应用[J].饮食保健，2020，7（19）：46.

[8]李赛娜，康跻耀，高建萍，等.胶原涂层对3D打印种植体表面生物相容性的影响[J].中国组织工程研究，2017，21（10）：1558-1560.

[9]锁吴采，周淳，王海涛.传统种植导板与3D打印种植导板在牙缺失种植修复术中的临床应用比较[J].山东医药，2018，58（42）：75-77.

[10]乔建勋，黎日照.3D打印活动义齿支架与失蜡铸造活动义齿支架精确度对比[J].齐齐哈尔医学院学报，2016，37（18）：2323-2325.

[11]张倩，吴文孟，宁宝麟，等.3D打印钴铬合金应用于可摘局部义齿支架制作的机械性能评价[J].全科口腔医学杂志，2016，3（1）：87-89.

[12]Seres L，Varga E Jr，Kocsis A，et al.Correction of a severe facial asymmetry with computerized planning and with the use of a rapid prototyped surgical template： a case report/technique article[J]. Head Face Med，2014（10）：27.