论文部分内容阅读
摘要：3D打印技术是一种快速成型技术，通過重建的三维数宇模型，将其分割成层状后逐层堆积成实体模型。3D打印技术首先应用于工程领域，随后被推广到医学领域，广泛应用于骨科、神经外科、口腔颌面外科的术前诊断、手术规划和模拟等各个阶段。在口腔医学领域，3D打印技术以其独有的优势逐渐应用于各个专业，本文重点阐述3D打印技术的原理及在口腔颌面外科、修复科、口腔内科及正畸科中的临床应用。
关键词：3D打印；快速成型技术；口腔临床
3D打印技术是快速成型技术之一，在20世纪80年代首先在工程领域应用，它利用重建的三维数字模型，将其分割成层状，然后逐层堆积成实体模型。3D打印技术在医学领域的首次应用是在1990年，当时开发者采用该技术把CT获取的颅骨解剖数据成功复制出颅骨解剖模型。经过二十多年的发展，现己在口腔种植、神经外科、骨科、颌面部鹰复体的制造等手术中广泛应用。本文着重阐述3D打印技术的原理及在口腔临床各科室中的应用。
1 3D打印技术在口腔医学的应用
1.1口腔颌面外科学
3D打印技术的应用使外科手术由传统的纯经验方式向数字化和精确化发展。颌面部外伤、肿瘤会造成颌面部骨折和骨缺损，恢复颌面部正常解剖形态，维持良好的咬合关系及语言功能，对提高生活质量意义重大。但颌面部解剖复杂，又有颅脑等重要脏器毗邻，个体差异性更使诊治难度增加。传统的颌面部手术在诊断和制定计划时应用二维的X光片无法提供精确的解剖信息，锥形束CT的广泛运用，可重建三维颌面部解剖，显著提高了诊疗质量。20世纪90年代，国外学者即开始尝试把3D打印技术应用于颅颌面外科的术前评估，制定手术计划及模拟。有学者研究证明3 D打印技术的应用，诊断正确率提高29.60%，操作准确度提高36.23%，手术时间缩短17.63%。进入21世纪，3D打印技术被广泛应用于正领外科测量及评估，颌面部大面积缺损重建及修复，复杂性骨折的术前诊断、评估及制定手术计划。
1.2口腔种植学
20世纪八十年代，种植技术还处于早期发展阶段，种植体植入的角度和位置需要在手术中翻开粘骨膜瓣后，根据局部骨组织情况来确定，手术出现植入位置不正等不良结果的风险比较大。之后，口腔医师提出新的理念：就是在术前通过确定修复体的位置指导种植体的位置，使得修复体能够恢复患者良好的功能和美观。运用3D打印技术便可在术前对种植区的解剖进行分析，并制作种植导板将术前种植体的设计位置转化到手术患者种植区种植软件（如Sim Plant Planner Materialise Dental）可以评估种植区骨量，测出距离上颌窦和下牙槽神经管等重要解剖结构的详细数据，甚至设计出种植体种类、尺寸、最佳位置和方向。同时，根据以上参数设计并用3D打印技术制作出种植导板，主要适用于种植体需避开重要解剖结构的患者，多个植入体需获得一致种植角度的患者，需要完成即刻义齿修复的患者，骨量不充足又不接受植骨的患者，增加了种植义齿的适应证。
1.3口腔修复学
国内修复学应用3D打印技术较早，金树人等早在2003年即摸索出制作口腔修复体的技术路线，他用CNC镭射扫描系统扫描全冠的蜡型，再应用逆向工程软件形成全冠的数字模型，最终利用SPS250激光快速成型机成功制作出树脂全冠。后期经过数年发展，其在扫描精度和建模的快捷性上都进步许多。现有技术不止己经可以直接利用激光精确快速地制作纯钦冠，还可利用逆向工程技术和3D打印技术制作出个性化的桩核。目前德国贝格（BEGO）公司采用选择性激光烧结技术进行冠桥的3D打印技术在国内业己实现商业化，成为临床常规修复手段。3D打印技术不仅可以制作冠桥，吕培军课题组还利用自主开发的设计软件，进行数字化模型观测及可摘局部义齿支架设计及制作，该技术不仅具有制作方便、快捷、精度高等优点，还有效地避免了传统加工方式原材料浪费等缺点。在鹰复体制作上，赵铱民课题组研究较早，他们通过激光扫描患者缺损部石膏模型，利用软件反求获取缺损部镜像，并重建模型，再利用选择性激光烧结技术烧结复合蜡粉，制作出鼻部缺损蜡型，并进一步制作出鼻部硅橡胶鹰复体。使用该技术可以准确、逼真再现患者缺损部形象，减少医生工作强度，同时，当鹰复体出现老化现象时，可以直接调取数据，制作蜡型和硅橡胶鹰复体。
1.4口腔内科学
完善根管治疗的前提是熟悉牙齿髓腔和根管系统的解剖特征，传统研究根管系统常用到片切法、透明牙模型法、X线法。随着影像学技术的发展，三维影像重建技术己开始应用于根管形态学研究。重建后的图像可从各个角度观察根管形态，并对其进行综合测量和分析，以了解并总结根管系统的解剖特征和变异。通过3D打印技术将重建出来的模型实体化后，还可以广泛应用于口腔教学和临床复杂根管的术前诊断及模拟手术。Kfir等人遇到1例复杂三类牙内陷的患者，为了保护牙髓的活力，他们通过CT获得牙体根管的解剖，然后制作出树脂模型，在树脂模型上制定手术计划，并模拟操作，最终成功在未破坏髓腔情况下填充内陷的空腔。
当前，无托槽隐形矫治技术处于快速发展阶段，3D打印技术在其中也扮演重要的角色。它的核心技术包括以下三部份：首先，三维重建出牙领数字模型；然后，利用计算机辅助诊断及设计，模拟牙齿移动，确定方案后利用3D打印技术打印出模拟后的牙领模型；最后，利用热压膜成型技术制作出隐形矫治器。随着3D打印技术的成熟，能制作出更精确的牙颌模型，同时降低生产成本，对隐形矫治技术的推广，具有明显促进作用。
2展望
目前支持3D打印的材料还比较有限，主要是液态树脂、蜡、金属粉末等，但我们可以展望，在口腔数字化的大趋势下，口腔三维成像技术、3D打印的组织工程支架、冠桥、个性化托槽等进一步的研究，不仅给我们观念带来革命，同时对于口腔临床也会带来颠覆性的发展。
参考文献：
[1]白石柱，刘宝林，陈小文，等.种植导板的制作及CAD-CAM技术的应用[J].实用口腔医学杂志，2011.27（1）：138-142.
[2]金树人，姚月玲，高勃，等.应用快速成型法制作磨牙树脂全冠[J].第四军医人学学报，2003.24（8）：700一702.
[3]彭峰.应用快速成型和激光近形制造技术制作磨牙全冠的实验探究与分析[J].海南医学院学报，2013.19（5）：693 -695.
关键词：3D打印；快速成型技术；口腔临床
3D打印技术是快速成型技术之一，在20世纪80年代首先在工程领域应用，它利用重建的三维数字模型，将其分割成层状，然后逐层堆积成实体模型。3D打印技术在医学领域的首次应用是在1990年，当时开发者采用该技术把CT获取的颅骨解剖数据成功复制出颅骨解剖模型。经过二十多年的发展，现己在口腔种植、神经外科、骨科、颌面部鹰复体的制造等手术中广泛应用。本文着重阐述3D打印技术的原理及在口腔临床各科室中的应用。
1 3D打印技术在口腔医学的应用
1.1口腔颌面外科学
3D打印技术的应用使外科手术由传统的纯经验方式向数字化和精确化发展。颌面部外伤、肿瘤会造成颌面部骨折和骨缺损，恢复颌面部正常解剖形态，维持良好的咬合关系及语言功能，对提高生活质量意义重大。但颌面部解剖复杂，又有颅脑等重要脏器毗邻，个体差异性更使诊治难度增加。传统的颌面部手术在诊断和制定计划时应用二维的X光片无法提供精确的解剖信息，锥形束CT的广泛运用，可重建三维颌面部解剖，显著提高了诊疗质量。20世纪90年代，国外学者即开始尝试把3D打印技术应用于颅颌面外科的术前评估，制定手术计划及模拟。有学者研究证明3 D打印技术的应用，诊断正确率提高29.60%，操作准确度提高36.23%，手术时间缩短17.63%。进入21世纪，3D打印技术被广泛应用于正领外科测量及评估，颌面部大面积缺损重建及修复，复杂性骨折的术前诊断、评估及制定手术计划。
1.2口腔种植学
20世纪八十年代，种植技术还处于早期发展阶段，种植体植入的角度和位置需要在手术中翻开粘骨膜瓣后，根据局部骨组织情况来确定，手术出现植入位置不正等不良结果的风险比较大。之后，口腔医师提出新的理念：就是在术前通过确定修复体的位置指导种植体的位置，使得修复体能够恢复患者良好的功能和美观。运用3D打印技术便可在术前对种植区的解剖进行分析，并制作种植导板将术前种植体的设计位置转化到手术患者种植区种植软件（如Sim Plant Planner Materialise Dental）可以评估种植区骨量，测出距离上颌窦和下牙槽神经管等重要解剖结构的详细数据，甚至设计出种植体种类、尺寸、最佳位置和方向。同时，根据以上参数设计并用3D打印技术制作出种植导板，主要适用于种植体需避开重要解剖结构的患者，多个植入体需获得一致种植角度的患者，需要完成即刻义齿修复的患者，骨量不充足又不接受植骨的患者，增加了种植义齿的适应证。
1.3口腔修复学
国内修复学应用3D打印技术较早，金树人等早在2003年即摸索出制作口腔修复体的技术路线，他用CNC镭射扫描系统扫描全冠的蜡型，再应用逆向工程软件形成全冠的数字模型，最终利用SPS250激光快速成型机成功制作出树脂全冠。后期经过数年发展，其在扫描精度和建模的快捷性上都进步许多。现有技术不止己经可以直接利用激光精确快速地制作纯钦冠，还可利用逆向工程技术和3D打印技术制作出个性化的桩核。目前德国贝格（BEGO）公司采用选择性激光烧结技术进行冠桥的3D打印技术在国内业己实现商业化，成为临床常规修复手段。3D打印技术不仅可以制作冠桥，吕培军课题组还利用自主开发的设计软件，进行数字化模型观测及可摘局部义齿支架设计及制作，该技术不仅具有制作方便、快捷、精度高等优点，还有效地避免了传统加工方式原材料浪费等缺点。在鹰复体制作上，赵铱民课题组研究较早，他们通过激光扫描患者缺损部石膏模型，利用软件反求获取缺损部镜像，并重建模型，再利用选择性激光烧结技术烧结复合蜡粉，制作出鼻部缺损蜡型，并进一步制作出鼻部硅橡胶鹰复体。使用该技术可以准确、逼真再现患者缺损部形象，减少医生工作强度，同时，当鹰复体出现老化现象时，可以直接调取数据，制作蜡型和硅橡胶鹰复体。
1.4口腔内科学
完善根管治疗的前提是熟悉牙齿髓腔和根管系统的解剖特征，传统研究根管系统常用到片切法、透明牙模型法、X线法。随着影像学技术的发展，三维影像重建技术己开始应用于根管形态学研究。重建后的图像可从各个角度观察根管形态，并对其进行综合测量和分析，以了解并总结根管系统的解剖特征和变异。通过3D打印技术将重建出来的模型实体化后，还可以广泛应用于口腔教学和临床复杂根管的术前诊断及模拟手术。Kfir等人遇到1例复杂三类牙内陷的患者，为了保护牙髓的活力，他们通过CT获得牙体根管的解剖，然后制作出树脂模型，在树脂模型上制定手术计划，并模拟操作，最终成功在未破坏髓腔情况下填充内陷的空腔。
当前，无托槽隐形矫治技术处于快速发展阶段，3D打印技术在其中也扮演重要的角色。它的核心技术包括以下三部份：首先，三维重建出牙领数字模型；然后，利用计算机辅助诊断及设计，模拟牙齿移动，确定方案后利用3D打印技术打印出模拟后的牙领模型；最后，利用热压膜成型技术制作出隐形矫治器。随着3D打印技术的成熟，能制作出更精确的牙颌模型，同时降低生产成本，对隐形矫治技术的推广，具有明显促进作用。
2展望
目前支持3D打印的材料还比较有限，主要是液态树脂、蜡、金属粉末等，但我们可以展望，在口腔数字化的大趋势下，口腔三维成像技术、3D打印的组织工程支架、冠桥、个性化托槽等进一步的研究，不仅给我们观念带来革命，同时对于口腔临床也会带来颠覆性的发展。
参考文献：
[1]白石柱，刘宝林，陈小文，等.种植导板的制作及CAD-CAM技术的应用[J].实用口腔医学杂志，2011.27（1）：138-142.
[2]金树人，姚月玲，高勃，等.应用快速成型法制作磨牙树脂全冠[J].第四军医人学学报，2003.24（8）：700一702.
[3]彭峰.应用快速成型和激光近形制造技术制作磨牙全冠的实验探究与分析[J].海南医学院学报，2013.19（5）：693 -695.