3D打印技術在口腔醫學中應用的研究

3D打印技術（Three Dimensions Printing Technology，3DP）最早由美國麻省理工學院Sac+hs等[1]人提出，現已成功運用到醫學與生物醫學工程中。本文著重闡述3DP在口腔醫學中應用的新進展。

1 3D打印技術

3DP是指在計算機控制下，根據物體的計算機輔助設計或計算機斷層掃描等數據，以金屬、樹脂等為原材料，利用3D打印機快速制造任意復雜形狀3D物體的新型數字化成型技術。

根據其具體堆疊的形式，可分為熔融擠壓堆積成型、光固化立體印刷（Stereopthography，SLA）、三維噴涂粘結成型、選擇性激光燒結/熔融（Se1ected Laser Sintering/Melting，SLS/SLM）、噴墨成型等。

2 3DP在口腔醫學中的應用

2.1口腔頜面外科學 在此領域，3DP已成為一種標準化的治療手段。

2.1.1個性化植入體 2011年，比利時Hasselt大學和LayerWise公司共同開發的人造骨骼3DP為1例83歲的骨髓炎患者\"定制\"出下頜骨，并進行了移植。這是世界首例人工下頜骨置換術，術后第1d患者便恢復部分說話、吞咽功能。但該金屬3DP仍處于發展初期，僅為個案。大部分仍是先用3DP制作出假體模型，然后加工成成品植入患者體內。

2.1.2頜骨模型和手術導板 Fry等利用3D數據設計制作出個性化的頜間夾板和定位支架，夾板在3D模型中預彎，從而準確的轉移下頜骨需要重建的位置。Cui等在雙側顱頜面創傷后畸形的外科治療中，先打印個性化3D模型，在其上確定截骨位置、方向、偏移距離，并將鈦板和網格在其上預成形，術后達到預期效果。

2.1.3生物打印 有學者用3D打印生物支架運用于頜骨重建術中。東京醫科大學的Matsuo[2]等以聚（L-乳酸/HA）為原料制備可吸收多孔托架，輔助牙齒移植材料一起，用于下頜骨腫瘤切除后的下頜骨重建，獲得了比金屬鈦支架更好的修復效果。此外，3DP將活細胞和支架材料一同打印是關節外科基礎研究領域應用的進步性標志。

2.2口腔內科學

2.2.1基礎研究 現有學者發現可以利用3DP制備整個器官或部分組織來代替牙齒或牙周組織。他們用SLS、SLA和噴墨式打印技術制備生物支架，在其中載入牙髓干細胞或多能干細胞，相應的引導條件下這些干細胞分化為牙釉質、牙本質、牙髓組織或牙周組織，從而達到牙體組織再生的目的。

薛世華等進行了人牙髓細胞共混物的3D生物打印。他們用人牙髓細胞作為種子細胞，海藻酸鈉-明膠水溶膠作為支架材料，3D打印獲得3D生物打印結構體，然后浸入完全培養基進行后加工培養。打印后的細胞體存活率可達（87±2）%。表明生物打印技術在人牙齒組織工程中應用的可行性。

2.2.2臨床應用 此鮮有報道：Kfir等遇到1例復雜Ⅲ類牙內陷的患者，他們通過CT獲得牙體根管的解剖，3D打印出樹脂模型，在其上制定治療計劃，并模擬操作，最終成功對該牙行完善根管治療。

2.3口腔修復學 口腔修復學中的金屬3D打印可按計算機中的牙冠設計直接打印出金屬牙冠，是促成口腔修復醫學技術革命的重要組成部分。德國Sirona牙科設備公司開發了Cerec軟件，通過對牙齒進行三維掃描，一次性自動完成最終義齒的制造。目前全球約有23000名牙科醫生在使用該軟件[3]。

此外，有研究證實，用激光近形制造技術制作磨牙全冠簡便易行，牙的功能和結構恢復率高。它用計算機掃描蠟型，然后運用三角測量原理，得出磨牙全冠蠟型表面的高度和各測量點的三維坐標，通過逆向工程軟件實施磨牙全冠外形的三維重構。

2.4口腔正畸學

2.4.1取代石膏模型 現已有用3DP打印數字模型取代正畸矯正過程中的石膏模型。該3D模型更具個性化與真實性，不僅解除了印模材料給患者帶來的惡心感，還減少了制作過程中可能產生的形變，同時也解決了石膏模型不易儲存的問題。

2.4.2個性化托槽 王淑范[4]等用選區激光熔化直接成型技術，把個性化舌側托槽模型直接制成金屬的舌側托槽，該技術采用增加材料的方法成型零件。結果顯示該個性化舌側托槽底板能夠與患者牙齒的舌側面精密吻合，為牙齒矯正提供了一種新型的美觀又快捷的方法。

2.4.3正頜外科手術導板 在正頜外科術前，醫生用電腦設計并制作個性化外科導板，包括Le Fort截骨部位和上頜骨復位部位，術中利用這些導板指導手術，不僅縮減了手術時間，而且使上頜骨復位的誤差降到1mm以下，同時，獲得面容的美觀性更符合患者自身情況，增加了患者的滿意度。

2.5口腔種植學

2.5.1個性化種植體 由于每個患者的牙槽骨表現不同，且對種植外科的精確性和功能恢復性要求的增高，\"個性化種植義齒\"被提出。目前，個性化的種植體大多使用SLS打印，其制作的種植體具有較高強度及精確度。同時也大幅減少了進口成品種植體的時間與金錢。

2.5.2種植導板 有學者用3DP設計制備樹脂或金屬的種植導板，該導板可以簡化并引導種植手術。他們將激光表面掃描、錐形束計算機斷層掃面、計算機輔助設計和制造、3D打印相結合，制備帶有植入孔、支抗孔、支抗釘、不可翻瓣區和可翻瓣區的導板。術中導板戴入口內，可精確指導術者植入種植體。

3 展望

隨著口腔醫學水平的發展，個性化與美觀性的要求越來越高，3DP以其明顯優勢在口腔科的應用越來越成熟。目前支持3D打印的材料有限，且生物打印研究還處于實驗室階段，但我們可以展望，相信3DP將給口腔醫學帶來顛覆性的發展。

參考文獻：

[1]Scahs EM，Haggerty JS，Cima MJ，et al.Three-dimensional printing technique[P].US Patent NO.5204055，1993-04-20.

[2]Matsuo A，Chiba H，Takahashi H，et al[J].Odontology，2010，98：85-88.

[3]Mittermayer F，Krepler P，Dominkus M，et al.Long-term follow-up of uncemented tumor endoprostheses for the lower extremity[J].Clin Orthop Relat Res，2001，（388）：167-177.

[4]王淑范，楊永強.舌側托槽的數字化3D打印技術[J].廣東牙病防治，2013，21（8）：408-411.

編輯/哈濤