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神奇的DLP 3D打印技術(shù)在口腔齒科的應(yīng)用

2020-11-13

3D打印技術(shù)發(fā)展至今各種新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可使用材料越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。時(shí)至今日，3D打印技術(shù)不再那么高高在上，已經(jīng)深入大眾的生活。

DLP3D打印技術(shù)的基本原理是數(shù)字光源以面光的形式在液態(tài)光敏樹脂表面進(jìn)行層層投影，層層固化成型。DLP設(shè)備中包含一個(gè)可以容納樹脂的液槽，用于盛放可被特定波長的紫外光照射后固化的樹脂，DLP成像系統(tǒng)置于液槽下方，其成像面正好位于液槽底部，通過能量及圖形控制，每次可固化一定厚度及形狀的薄層樹脂（該層樹脂與前面切分所得的截面外形完全相同）。液槽上方設(shè)置一個(gè)提拉機(jī)構(gòu)，每次截面曝光完成后向上提拉一定高度（該高度與分層厚度一致），使得當(dāng)前固化完成的固態(tài)樹脂與液槽底面分離并粘接在提拉板或上一次成型的樹脂層上，這樣，通過逐層曝光并提升來生成三維實(shí)體。

3D打印技術(shù)與齒科行業(yè)是天然匹配的。首先，基于齒科行業(yè)里每位患者牙齒特性的差異，生成的三維數(shù)據(jù)也都不同，而3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以做到個(gè)性化生產(chǎn)。其次，人類的牙齒結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工會(huì)導(dǎo)致齒科醫(yī)療產(chǎn)品的精度出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致患者的不適，而3D打印技術(shù)滿足齒科精準(zhǔn)、復(fù)雜、量身定做的需求。最后，齒科患者總是希望能夠得到快速有效的治療，傳統(tǒng)的加工方式進(jìn)程緩慢，而3D打印技術(shù)能夠加速治療過程的推進(jìn)。

3D打印技術(shù)在齒科修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括種植牙、可摘義齒和矯治器。

1.可摘義齒

傳統(tǒng)的義齒加工離不開牙科技師們制作蠟?zāi)：丸T造牙冠的手工技能，這樣的制作方式導(dǎo)致了居高不下的義齒返工率，不僅降低牙科技工所的工作效率，還降低了患者佩戴義齒的舒適度。相比高度依賴人工的傳統(tǒng)義齒加工方式，數(shù)字化牙科技術(shù)以掃描、軟件、自動(dòng)化加工設(shè)備替代了大量手工勞動(dòng)，尤其是3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，加快了齒科產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向科技型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。

通過傳統(tǒng)手工技術(shù)制造義齒金屬內(nèi)冠，首先是根據(jù)患者的口腔印模灌注出石膏模型，然后根據(jù)石膏模型制作出烤瓷牙的蠟型。接下來進(jìn)入到金屬內(nèi)冠的失蠟鑄造工藝，主要包括鑄道安裝、包埋、失蠟、鑄造四個(gè)步驟。最后，經(jīng)過表面處理、飾面工藝最終完成烤瓷牙的制作。

2.矯治器

3D打印技術(shù)在牙齒矯治器的應(yīng)用主要為舌側(cè)矯治器和隱形透明矯治器。舌側(cè)矯治器的3D打印技術(shù)多為SLM技術(shù)，利用SLM技術(shù)打印的金屬舌側(cè)矯正器，與傳統(tǒng)的熔模鑄造方法相比，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化托槽的直接成型，避免空穴、空洞等鑄造缺陷。

隱形透明矯治器多為SLA技術(shù)、DLP技術(shù)。隱形矯治技術(shù)是全球最早實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的3D打印商品，3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同矯正階段牙齒模型的批量定制化生產(chǎn)。

3D打印是整個(gè)產(chǎn)品工藝流程中重要的一環(huán)，他們都已經(jīng)配備了批量的3D打印設(shè)備和相關(guān)軟件，用于隱形牙套的設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

3D打印也存在一些限制，除了材料的門檻，生產(chǎn)效率其實(shí)也是亟待突破的一環(huán)。優(yōu)化軟件效率從而提高自動(dòng)化程度、優(yōu)化設(shè)計(jì)從而減少實(shí)際打印的難度和成本，是不可忽視的突破點(diǎn)。

3.種植牙

當(dāng)前口腔機(jī)構(gòu)種植體也就是患者所說的人工牙根，都是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)件型號，尺寸相對固定，很難與患者的拔牙窩完全吻合；而且種植手術(shù)操作非常復(fù)雜，醫(yī)生需要患者的牙槽骨上打一顆固定假牙用的錐柱狀種植體，等過幾個(gè)月錐柱狀種植體固定后，再通過二次手術(shù)戴入牙冠，整個(gè)治療周期大約需要6-8個(gè)月。

隨著3D打印定制化種植牙的應(yīng)用，醫(yī)生僅需微創(chuàng)拔牙、植入種植體和牙冠修復(fù)等步驟就能完成種植手術(shù)。據(jù)介紹，基于3D打印技術(shù)數(shù)據(jù)化理念，醫(yī)生通過CBCT掃描及3D打印技術(shù)獲得患者牙齒、牙齦和牙槽骨等全部完整數(shù)據(jù)，重建患者三維頜骨模型，有利于模擬種植手術(shù)環(huán)境以設(shè)計(jì)極佳力學(xué)種植點(diǎn)。

此外，3D打印定制化種植牙重塑患者原來的牙齒，省去預(yù)備植牙孔、植入骨粉等步驟，不僅避免種牙手術(shù)造成的反復(fù)創(chuàng)傷，同時(shí)也大幅縮短治療周期。由此可見，3D打印技術(shù)在口腔醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅提高患者手術(shù)過程的舒適度，減少患者的心理負(fù)擔(dān)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)、精準(zhǔn)、快速、即刻戴牙等需求。

3D牙齒種植體除了材料外，最核心的是表面處理技術(shù)。目前市場用的產(chǎn)品都是國外的，因?yàn)樗麄兊谋砻婕夹g(shù)做得好，然而他們對這項(xiàng)技術(shù)保密。因此，中國必須要攻克表面處理這一塊。

4.其他應(yīng)用

齒科模型是口腔正畸治療的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的石膏牙模易老化斷裂，且存儲不便，同時(shí)石膏牙模制作過程效率較低、精度不高。3D打印技術(shù)應(yīng)用于實(shí)體牙模的制造，可為患者正畸治療過程減少了痛苦，也為醫(yī)生提供了方便，且該方法較于傳統(tǒng)制作過程更高效、經(jīng)濟(jì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。