3D打印技术在口腔修复中的进展

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.4983.R.20160503.0958.012.html

第24卷第4期2016年4月

中国医学工程

China Medical Engineering

Vol.24 No. 4Apr. 2016

·综 述·

3D打印技术在口腔修复中的进展

彭媛媛  综述；赵彬，武峰，孟小睿  审校

（山西医科大学口腔医院 修复科，山西 太原 030001）

摘要：3D打印技术属于快速成型技术中的一种，通过扫描物体构建其三维数字模型，然后逐层堆积材料制造出物体的实体模型。3D打印技术一诞生，就在医学领域掀起了一阵潮流，目前已发展了20多年。其中，口腔医学领域一直紧跟着3D打印的潮流。该文着重阐述了3D打印技术的原理及在口腔修复中的进展。

关键词：3D打印；口腔修复；快速成型技术

中图分类号：R782.2 文献标识码：A DOI: 10.19338/j.issn.1672-2019.2016.04.012

Application progress of three-dimensionalprinting technology in prosthodontics

PENG Yuan-yuan, ZHAO Bin, WU Feng, MENG Xiao-rui

(Department of Prosthodontics, Stomatological Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan, Shanxi 030001, China)

Abstract: Three-dimensional (3D) printing is a kind of rapid prototyping technology, by scanning the object to build the 3D digital model and then accumulating materials layer by layer to produce the entity model of the object. With the birth of a 3D printing technology, it raises a trend in the medical field and it has been developed for more than 20 years. Among them, oral medicine has been closely following the trend of the 3D printing. This paper expounds the principle of 3D printing technology and its application progress in prosthodontics.

Keywords: 3D printing; prosthodontics; rapid prototyping technology

3D打印属于快速成形技术（rapid prototyping, RP）的一种，最早是美国麻省理工学院Sache等提出。它是一种以三维数字模型文件为基础，运用粉末状可粘合材料逐层增加累积，制造出物体实体模型的一钟技术。3D打印技术一诞生，就在医学领域掀起了一阵潮流，目前已发展了20多年。口腔医学领域一直紧跟着3D打印的潮流。本文着重阐述了3D打印技术的原理及在口腔修复中的进展。

处理是将获得的三维数据导入三维重建软件，以CT扫描为例，将CT扫描的DICOM格式数据导入Minics或者Geomagic中，构建形态曲面，重建三维模型，其保存数据的格式为STL格式。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于各薄层的创建方式及材料堆叠积累的方式。下面介绍5种应用较广泛的技术：①激光光固化成型（stereo lithography appearance, SLA）：计算机控制紫外线激光束，将液体状光敏材料逐个薄层的固化，然后工作台下移，加工下一层，反复这一过程，最终打印出所需实物。优点:精度高，表面准确光滑。缺点:可选材料局限，不可彩色成型。基本材料为光硬化树脂。②选择性激光烧结（selective laser sintering, SLS）：与SLA类似，只是利用粉末状材

１ 3D打印原理

3D打印技术的第一步是三维数据的采集，第二步是数据的处理，最后进行3D打印。

三维数据的采集目前有4种方式，软件设计、光学扫描、机械式扫描和放射学扫描[1]。数据的

收稿日期: 2015-10-27

通信作者: 赵彬, E-mail: sx-zhaobing@sohu.com

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（刘东京 编辑）

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料成形。优点：强度优于SLA；可选材料多；未烧结的材料易清理。缺点：精度较低。基本材料有热塑性塑料、金属粉末和陶瓷粉末。③熔融沉积成型技术（fused deposition modeling, FDM）：将熔丝状材料从加热的喷头喷出，形成薄层，反复此过程形

提高了效率，但目前该技术在全瓷修复体打印方面还处于实验研究阶段，对于陶瓷悬浮液的配置和成型工艺的控制还不成熟，有待进一步的研究。2.3 可摘局部义齿的制作

Han等[7]运用自主设计的设计软件，进行可摘

成实物。优点：精度更优、强度高、实现彩色成型。局部义齿数字化模型的观测及支架的设计和制作。

[8]

缺点 ：表面效果较差。基本材料有热塑性塑料、共诸森阳等利用SLA完成环氧树脂义齿支架蜡型熔晶系统金属及可食用材。④直接喷墨印刷（direct

模。Wu等[9]利用CAD/SLS技术直接制作可摘局部

inkjet printing, DIP），将一定量的粉末铺在加工台上，义齿卡坏和大小连接体等金属部分，其密合性符合依据计算机的指示喷出粘接剂，形成一薄层，反复临床要求。此过程形成所需实物。优点：与其他工艺相比成本低，速度快。缺点是精度较低，表面效果较差。⑤分层物体制造（layered object manufacturing, LOM）利用激光等工具逐层切割、堆积薄层材料，如此形成实物。各层材料利用专用粘结剂结合，而各层金属板的结合则通过焊接或螺栓连接。最大缺点：可选材料少，精度受限，只能制作结构简单的物体。基本材料有纸、金属膜和塑料薄膜。

3D打印技术应用于可摘局部义齿金属支架方面的优势越来越突出。通过扫描获得患者口内的三维数据，依据牙齿和黏膜准确的形态，设计制作出更加精确的可摘局部义齿。2.4 全口义齿的制作

Sun等[10]运用CAD/RP直接喷墨印刷技术制作出了全口义齿的石膏阴模，然后充填人工牙，再对基托树脂进行压铸，制作完成了全口义齿。Kanazawa等[11]应用锥形束CT（cone beam computer tomography, CBCT）测量无牙颌组织面和成品人工牙的形态，再利用快速成型技术制作全口义齿。对制作出的全口义齿进行分析，结果显示基托颊侧磨光面的精度高于牙合面。Meneghello等[12]采用计算机设计牙齿形态，体外模拟牙齿运动过程，动态掌握牙合力的大小，制作出的全口义齿咬合接触更加准确。

全口义齿在3D打印方面的应用主要体现在全口义齿石膏阴模的设计与制作。数字化的设计与制作克服了因取模导致的误差，避免基托过长过短；石膏价格便宜，也有利于临床上的推广使用。2.5 颞下颌关节紊乱病治疗修复中的应用

颞下颌关节紊乱病（temporomandibular disorders, TMD）是指以颞下颌关节区疼痛、异常关节音及下颌运动功能障碍为主要特征而又不属于风湿等其他临床上或病理上诊断明确的一类颞下颌关节病的传统总称。TMD的治疗分为外科手术治疗和非手术治疗。咬合板作颌间矫治、义齿修复治疗，是非手术治疗中常用的一种方法。

Lauren等[13]使用专业CAD软件来表达和设计咬合板。Salmi等[14]使用数字化激光扫描仪，将已扫描的模型被三维数据专用软件所调整，由VISCAM RP软件设计咬合板，通过SLA技术将符合生物相容性要求的流动光感树脂光固化。1例临床病例结果显示，经过6个月的佩戴患者能很好地适应咬合板，同时可缓解患者咬肌的紧张。

2 3D打印在口腔修复学中的进展

2.1 桩核的制作

陈炜等

[2]

利用CT扫描和激光移位测量法获得

了桩核体的数字模型，通过SLA制作出实体桩核，实验通过电镜扫描对比常规失蜡精密铸造法和SLA制作桩核的边缘适合性和内部适应性。结果显示两者无统计学差异，但结果显示快速成型技术具有更好的边缘适合性和内部适应性。王忠东就位，为个性化修复开辟了新的途径。

传统失蜡精密铸造制作的桩核精度高，表面糙度细，但是工序复杂，费用较高。3D打印技术制作桩核全程数字化操作，精度更高；同时节省材料和人力。随着科技的发展，逐渐成熟的3D打印技术在个性化桩核的制作方面有着良好的前景。2.2 全瓷冠的制作

Ebert等利用直接喷粉印刷技术制作出全瓷冠，研究结果表明，其强度和抗压强度均符合临床修复要求。Su等

[5]

[4]

[3]

等利用

3D打印技术制作出了个性化桩核，且桩核可精密

在快速成型技术的帮助下加工出

陶瓷工件，并对其强度和微观结构进行检测，符合临床标准。后来直接利用氧化铝瓷粉烧结出了全瓷冠。Wang等[6]运用直接喷粉印刷技术制作陶瓷修复体，然后烧结成型，最终修复体的外观、强度和微观结构均满足临床要求。

3D打印技术虽然避免了减法成型技术中存在的材料浪费、表面粗糙等问题，有效降低了成本、

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咬合板传统的制作方法依赖技师的经验，但即使是同一个技师也不可能做出完全一样的咬合板。而数字化的咬合板可以实现咬合板的一致性，进行量化控制；降低成本，降低技师工作时间和医师的椅边时间；改进精度。到目前为止，咬合板临床适用性的证据十分有限。但是，3D打印技术在制作咬合板方面的前景是广阔的。

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（张立芳 编辑）

3 展望

随着数字化口腔的发展，3D打印技术在口腔修复中有着巨大优势和广阔的前景。但目前3D打印技术材料选择有限，加工工艺尚不太成熟，需要笔者的进一步的研究实验。

参考文献

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