深度：3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)中的應(yīng)用
魔猴君 行業(yè)資訊 2145天前
3D打?。╝dditive manufacturing）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（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(jìn)行材料的逐層疊加[1]，最終形成物體實(shí)體的一種分層制造技術(shù)。20世紀(jì)90年代3D打印技術(shù)開始應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域復(fù)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(xué)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(dǎo)板、修復(fù)體熔模蠟型、活動(dòng)和固定義齒金屬支架、頜面部修復(fù)體以及全口義齒等[5]?？谇幻缹W(xué)修復(fù)路徑可分為前期的分析設(shè)計(jì)階段和后期的臨床實(shí)施階段[6-7]。采用SLA技術(shù)打印蠟型或樹脂冠橋等進(jìn)行美學(xué)要素的分析、查找、設(shè)計(jì)并制定相應(yīng)的治療計(jì)劃，明確美學(xué)修復(fù)方案。臨床實(shí)施中通過3D打印的TRS導(dǎo)板開展精準(zhǔn)牙體預(yù)備，有利于精準(zhǔn)的量形控制，檢測指導(dǎo)最終修復(fù)體數(shù)字化設(shè)計(jì)及實(shí)體轉(zhuǎn)化，完成整個(gè)精準(zhǔn)修復(fù)過程。
在口腔修復(fù)過程中，目標(biāo)修復(fù)體空間（target restoration space，TRS）是擬定的修復(fù)后各種修復(fù)體所占據(jù)的最小空間[8]。TRS導(dǎo)板是指在醫(yī)—患—技三方確認(rèn)的美學(xué)設(shè)計(jì)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(dǎo)板，用于空間分析設(shè)計(jì)、牙體制備、種植手術(shù)及修復(fù)體制作等。因此，美學(xué)分析和設(shè)計(jì)階段的目的在于醫(yī)師與病人、技師需共同根據(jù)生物學(xué)、材料學(xué)和美學(xué)等影響因素完成目標(biāo)修復(fù)體空間的設(shè)計(jì)，并將虛擬設(shè)計(jì)的TRS藍(lán)圖通過不同階段的實(shí)體預(yù)告技術(shù)準(zhǔn)確地傳遞到臨床實(shí)施階段。充分的交流和溝通依賴于美學(xué)修復(fù)治療的美學(xué)修復(fù)預(yù)告，傳統(tǒng)的預(yù)告技術(shù)包含三個(gè)階段：一級預(yù)告為數(shù)字美齒設(shè)計(jì)；二級預(yù)告為美學(xué)診斷蠟型；三級預(yù)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(zhǔn)性可將口腔修復(fù)治療美學(xué)分析和設(shè)計(jì)階段分為傳統(tǒng)美學(xué)分析和設(shè)計(jì)、半數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計(jì)、全數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計(jì)，每種臨床路徑如圖1所示，下面將進(jìn)行詳細(xì)闡述。
1.1傳統(tǒng)美學(xué)分析和設(shè)計(jì)傳統(tǒng)美學(xué)分析和設(shè)計(jì)路徑
通過美學(xué)修復(fù)預(yù)告，醫(yī)師、技師和病人在可視的基礎(chǔ)上共同參與治療計(jì)劃的制定。病人初診時(shí)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(xué)、功能等需求制定TRS，并將所采集二維影像信息用于一級預(yù)告中的數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計(jì)（圖2A）[8]。根據(jù)一級預(yù)告中數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計(jì)的目標(biāo)修復(fù)體形態(tài)手工制作反映未來修復(fù)體空間的美學(xué)診斷蠟型，完成二級預(yù)告（圖2B）。根據(jù)已經(jīng)做好的美學(xué)診斷蠟型翻制TRS導(dǎo)板，進(jìn)行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預(yù)告（圖2C）。
傳統(tǒng)的美學(xué)分析和設(shè)計(jì)路徑，只需要照片收集和數(shù)字化美學(xué)分析工具即可以完成一級美學(xué)預(yù)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(shí)也存在著一些缺點(diǎn)，首先，由于一級美學(xué)預(yù)告技術(shù)需要將面部照片和口內(nèi)照片進(jìn)行匹配，以完成二者信息的結(jié)合，綜合進(jìn)行面部和口內(nèi)美學(xué)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(xué)預(yù)告所得的二維美學(xué)分析設(shè)計(jì)結(jié)果很難準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為二級美學(xué)預(yù)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(fù)效果。最后，手工制作美學(xué)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(shí)間。
數(shù)字化口腔技術(shù)已經(jīng)能夠進(jìn)行口內(nèi)和面部美學(xué)信息獲取，以及集美學(xué)分析設(shè)計(jì)、美學(xué)診斷蠟型設(shè)計(jì)于一體的數(shù)字化美學(xué)方案設(shè)計(jì)[13]。通過3D打印技術(shù)將美學(xué)分析和設(shè)計(jì)的數(shù)字化結(jié)果轉(zhuǎn)化為實(shí)體，作為美學(xué)修復(fù)預(yù)告和精準(zhǔn)實(shí)施的重要手段，減少模型制取和美學(xué)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(shí)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(xué)分析和設(shè)計(jì)路徑將傳統(tǒng)一級預(yù)告的分析設(shè)計(jì)、二級預(yù)告的美學(xué)診斷蠟型制作整合為一次性的數(shù)字化設(shè)計(jì)步驟。整個(gè)美學(xué)分析和設(shè)計(jì)階段分為數(shù)字化設(shè)計(jì)和3D打印兩步，簡化了美學(xué)分析和設(shè)計(jì)的步驟，縮短了醫(yī)生和技師的操作時(shí)間。但過程中仍需進(jìn)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(jì)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(jìn)行擬合，同樣存在傳遞TRS過程的誤差，因此難度較大且不準(zhǔn)確。
全數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)行擬合，根據(jù)病人的三維形貌和咬合關(guān)系等信息進(jìn)行美學(xué)診斷蠟型設(shè)計(jì)，完成一級預(yù)告（圖4C）。3D打印設(shè)計(jì)好的美學(xué)診斷模型，用于二級預(yù)告（圖4D）。在3D打印的美學(xué)診斷模型上制作TRS導(dǎo)板，進(jìn)行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預(yù)告。
傳統(tǒng)路徑成本較低、方法成熟，雖然很難做到精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和臨床實(shí)施，但可以讓初學(xué)者快速進(jìn)行口腔美學(xué)修復(fù)操作。數(shù)字化路徑設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(fù)臨床。不管哪種美學(xué)分析和設(shè)計(jì)路徑，都要根據(jù)臨床實(shí)際情況進(jìn)行方法的選擇，醫(yī)技患充分溝通用最合適的方式進(jìn)行修復(fù)治療。
在口腔美學(xué)修復(fù)的后期臨床實(shí)施階段，醫(yī)師常需進(jìn)行不可逆的有創(chuàng)操作，以完成牙體預(yù)備或種植體植入。由于牙體預(yù)備的目標(biāo)與實(shí)質(zhì)是在人體最硬的器官上得到與所選修復(fù)體材料及工藝準(zhǔn)確適合的TRS[16]，同時(shí)技師根據(jù)美學(xué)分析和設(shè)計(jì)結(jié)果制作最終修復(fù)體，因此數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為美學(xué)分析和設(shè)計(jì)結(jié)果如實(shí)地傳遞至最終修復(fù)體提供了有效的解決方案。
TRS導(dǎo)板可用硅橡膠、牙科透明膜片或者3D打印等方法進(jìn)行制備。用于備牙時(shí)，TRS導(dǎo)板也可叫備牙導(dǎo)板。傳統(tǒng)的方式是使用硅橡膠翻制美學(xué)診斷蠟型，得到硅橡膠備牙導(dǎo)板，該方法簡便但硅橡膠不透明，沒有辦法精確測量備牙導(dǎo)板到基牙之間的距離且臨床操作復(fù)雜。牙科透明膜片制作備牙導(dǎo)板是將美學(xué)診斷蠟型翻制成石膏模型，壓膜而成，制作過程稍復(fù)雜。3D打印制作備牙導(dǎo)板可以直接在數(shù)字化美學(xué)診斷蠟型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)數(shù)字化導(dǎo)板，再通過SLA技術(shù)打印出備牙導(dǎo)板，方法簡便（圖5）。在專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中導(dǎo)入分析設(shè)計(jì)階段完成的美學(xué)診斷蠟型數(shù)據(jù)（圖5A），在此數(shù)據(jù)上直接進(jìn)行“抽殼”操作，將備牙導(dǎo)板的厚度設(shè)置為0.8 mm（圖5B），只保留需要進(jìn)行牙體預(yù)備的幾個(gè)牙位完成TRS備牙導(dǎo)板設(shè)計(jì)（圖5C），最后3D打印TRS備牙導(dǎo)板，并指導(dǎo)口內(nèi)牙體預(yù)備（圖5D）。
TRS導(dǎo)板的制作過程為美學(xué)修復(fù)制定了修復(fù)藍(lán)圖，讓口腔醫(yī)師能全面檢測病人的美學(xué)相關(guān)信息；同時(shí)，備牙導(dǎo)板保證了預(yù)備體符合目標(biāo)修復(fù)體的空間要求，在保證微創(chuàng)預(yù)備的同時(shí)為最終修復(fù)體的制作和粘接提供了良好的基礎(chǔ)。
對于進(jìn)行二次修復(fù)或過小牙等完全利用體外TRS的美學(xué)修復(fù)病人，可將數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)結(jié)合進(jìn)行美學(xué)預(yù)告并直接打印臨時(shí)修復(fù)體。具體操作如下：病人初診時(shí)采集面部照片或進(jìn)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(jìn)行數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計(jì)目標(biāo)修復(fù)體形態(tài)（圖6A、B）。3D打印設(shè)計(jì)好的目標(biāo)修復(fù)體，進(jìn)行口內(nèi)預(yù)告并可直接作為備牙后的臨時(shí)修復(fù)體使用（圖6C、D）。該方法同時(shí)完成了美學(xué)診斷蠟型、口內(nèi)預(yù)告的美學(xué)診斷飾面和備牙后的臨時(shí)修復(fù)體的制作，大大簡化了操作步驟，節(jié)約了操作時(shí)間和資源。
2.33D打印輔助口腔修復(fù)體制作
美學(xué)修復(fù)治療過程中如何讓最終的修復(fù)體表達(dá)美學(xué)分析和設(shè)計(jì)階段的美學(xué)效果，即最初分析設(shè)計(jì)所得TRS能準(zhǔn)確傳遞到最終修復(fù)體的制作是美學(xué)修復(fù)的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的修復(fù)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(xué)診斷蠟型與工作模型進(jìn)行擬合，很難將美學(xué)分析和設(shè)計(jì)結(jié)果一對一如實(shí)地傳遞至最終修復(fù)體。運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)制作修復(fù)體，首先需通過模型掃描或口內(nèi)掃描將預(yù)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(xué)分析和設(shè)計(jì)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(dǎo)修復(fù)體的設(shè)計(jì)和制作（圖7）。
目前3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)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(qiáng)度低、顏色與天然牙不匹配，都不適合制作最終修復(fù)體，因此目前在美學(xué)修復(fù)中必需將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合才能達(dá)到預(yù)期的美學(xué)修復(fù)效果。學(xué)者已開始研發(fā)可以直接進(jìn)行陶瓷打印的3D打印工藝，即用美學(xué)分析和設(shè)計(jì)結(jié)果確定最終修復(fù)體設(shè)計(jì)后，直接3D打印完成陶瓷底冠或最終修復(fù)體，可使瓷美學(xué)修復(fù)體的制作過程更加簡化和精確。3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)領(lǐng)域?qū)?huì)前途無限。
文章來源：（華西口腔醫(yī)學(xué)雜志） 轉(zhuǎn)載免責(zé)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(gè)人從本網(wǎng)下載使用，請?jiān)谵D(zhuǎn)載有關(guān)文章時(shí)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(fù)版權(quán)等法律責(zé)任
