麦淑珍
佛山瑞鑫通科技有限公司
摘要：随着我国的不断变化，我国的科学技术水平逐渐提高，近年来，数字化技术和工程制造技术的发展，3D打印已经成功地打印各种个性化支架材料，其中模型和手术导板已经成功应用于口腔临床工作，各种修复冠和种植体也逐步普及，使用生物相容性材料打印的骨移植物在口腔外科领域也发挥着重要作用。而引入了细胞、基质和生长因子等活性成分的3D生物打印更是在在组织工程和再生领域展现了惊人的发展潜力。本文涵盖了3D打印技术以及相关的最新研究进展，旨在将这种新型的治疗策略应用于临床实践中。
关键词：3D打印;口腔医学;应用
引言
3D打印技术(3Dprintingtechnology，3DP)是一种新型快速逆向成型制造技术。在医学领域，计算机断层扫描(computedtomography，CT)、核磁共振(magneticresonanceimaging，MＲI)等无创技术获取三维立体图像数据，3D打印机根据软件读取的数据分层加工材料形成三维模型。该技术成型快、精度高，适合定制具有复杂精细结构的物体。根据打印材料和成型特点不同，3D打印技术分为:①光固化成型(stereolithographyappear-ance，SLA)，利用紫外(UV)光束分层照射光聚合物发生聚合交联固化形成三维模型;②熔融沉积成型(fuseddepositionmodel-ing，FDM)，将热塑性材料加热至140～250°C高温熔融状态，喷头逐层挤压材料成型;③选择性激光烧结(selectivelasersinte-ring，SLS)加热材料至其熔点附近，激光按设定轨迹直接烧结材料固化;④喷墨印刷(inkjetprinting)又称三维印刷，打印机头盛装液体粘合剂通过压电、电磁等方法产生微小液滴与粉末基质层层结合，其可直接打印核酸、蛋白质、细胞等生物活性物体;⑤低温沉积建模(low-temperaturedepositionmodeling，LDM)，其原理和FDM相似，但不同之处在于其需要低温冷却操作平台，也称作冷冻形式方法。
1传统3D打印在口腔临床工作中的应用
1.1在口腔颌面外科中的应用
在口腔颌面外科手术中，精确恢复颌骨的生理结构是非常重要的。但因颌面部的解剖形态复杂，又毗邻颅脑等重要部位，这就对手术的精确度和术者的经验提出了很大考验。而应用3D打印技术制作颌骨模型和手术导板可以有效解决上述问题。颌面肿瘤切除形成的骨缺损一般需要进行软硬组织的重建以恢复其良好的形态和功能。传统的方法是通过重建钛板和移植自体骨完成的。通过3D打印预先打印出缺损骨的模型，以此对移植骨块进行修整并在体外预弯钛板。对口腔肿瘤患者进行单侧下颌骨节段性切除，实验组预先打印下颌骨模型并预先弯制钛板，对照组仅采用常规方法进行治疗。结果表明，实验组患者下颌骨的对称性明显优于常规组。3D打印手术导板简化了术中操作过程，缩短了手术时间，同时具有更好的手术精确度。
1.2在口腔正畸中的应用
正畸治疗中数字化取模可记录诊断信息、制定治疗计划、通过远程传输信息避免石膏模型易磨损、难搬运、耗费物理储存空间和制作时间的缺点，扫描过程降低患者不适感，增加接受度。亦发现扫描石膏模型重建的3D模型，转化的数据信息可精准测量出石膏模型测量困难的位点。传统正畸治疗多位于唇侧，美观性差，舌侧矫治器较传统唇侧矫治器增加美观性但易引起舌部不适、影响发音和进食。林泽等发现舌侧托槽经过个性化设计，更加贴合病人牙面，符合病人个人特征，用个性化舌侧托槽操作更简便，吻合度更高、发生脱落和不适等并发症几率更低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆3D个性化隐形矫治器外形美观透明不影响患者正常交流，更易保持口腔卫生和牙周组织健康，更能明显降低患者不适感，通过数字化设计模拟治疗过程，减少患者就诊次数，正畸的热点和趋势。但目前3D打印技术难以达到矫治器表面对精度、强度和透明度的要求，最终成型仍需利用传统压膜技术，无法实现全数字化治疗。
1.3在口腔修复中的应用
20世纪80年代，瑞士苏黎世大学Mormann首次将计算机辅助设计和制造(computeraidedde-signandmanufacture，CAD/CAM)和口内扫描结合运用于口腔修复，数字化椅旁口腔修复逐渐成为常规(图1)。
图1传统方法与3D打印法全冠制作
光学扫描将获取的光学信号转换为电子信号，将实体物体转换为虚拟数字信息;数字化比色通过计算机设置比色和配色参数，根据数据分析牙的色调、明度、彩度，排除人为主观、相机色差等干扰因素;根据数字信息进行三维重建，可对修复体进行可视化立体设计。在进行全冠预备前后分别进行数字化扫描，精准评估预备量、肩台形态及边缘形态和位置，最小化预备量，保护软组织健康，使修复体在强度和协调美观之间得到平衡。冠边缘不密合会导致继发龋、修复体松动、牙周炎等并发症。亦发现数字化设计肩台平均预留间隙更好，全冠可获得最佳的内适性，更加符合病人的个人特征。利用3D打印直接制作可摘局部义齿支架避免传统失蜡铸造的繁琐过程可明显降低误差，减少调改次数。数字化全口义齿运用专用软件确定颌位关系、平面、中线等，虚拟排牙、设计基托，将三维数据传输到3D打印机获得全口义齿。运用3D软件模拟边缘整塑，过程灵活精确，个别托盘精准，符合个人特征，避免患者反复就诊，减少临床操作时间。为患者制作了固定和活动义齿相结合的氧化锆树脂暂时全口义齿，患者对该修复体的舒适度和美观度十分满意。数字化技术与3D打印技术在制作固定修复以及可摘局部义齿方面技术成熟，有较多报道，但数字化全口义齿方面的技术及临床应用报道相对较少，其制作仍不能实现全程数字化。无牙颌患者由于长期失牙，口内软硬组织形态、颌位关系发生改变，尚不能完全复制人体精细的咀嚼活动，直接制作成型。但数字化全口义齿可降低人为误差，减少椅旁操作时间和病人就诊次数，以数据储存数据，可即刻重新制做。因而，数字化全口义齿将是数字化3D技术在口腔修复领域的研究热点和方向。
结语
生物打印过程中，打印时间会影响细胞活性。为加快打印速度，缩短打印周期，可以通过增加打印压力或能量强度实现，但过大的压力和过高的能量同样会损伤支架内部的细胞，导致移植物功能受损，这就要求对二者进行权衡，合理取舍。因牙体组织和牙周组织是由干细胞分化而来的多种细胞和胞外基质的组合，所以在进行再生医学研究时，除了选择具有生物相容性的支架材料外，细胞和细胞因子的种类、密度、分布等也是研究的重点和难点。除技术问题外，生物打印还存在安全、伦理、法律等方面的问题，具有一定的风险，这也是发展过程中需要考虑的问题。
总而言之，未来3D打印应该更倾向于组织再生方面，如可降解生物支架、组织器官结构的重建、体内永久替代体等。随着多学科的交融，3D打印也会向多科协同合作方向发展，在临床疾病的诊疗过程中发挥更重要的作用。
参考文献
[1]薛文利，李晓捷．数字化全口义齿技术的发展和临床应用［J］．中国组织工程研究，2017，21(26):4258-4264．
[2]张兆琪,徐磊.心脏MRI的应用现状与新技术进展[J].磁共振成像,2013,4(3):218-225.
[3] 曲扬,艾松涛,杨飞,等. CT和MRI图像配准融合联合3D打印技术在难治性骨盆肿瘤术前规划中的应用[J]. 上海交通大学学报(医学版), 2017, 37(9):1238-1244.
论文作者:麦淑珍
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：义齿论文; 技术论文; 口腔论文; 患者论文; 模型论文; 组织论文; 材料论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;