3D 打印制作固定義齒熔模的適合性研究

唐 勇

(安徽醫學高等專科學校，安徽 合肥230061）

1 概述

3D 打印技術因其制作精度高，制作流程簡便快捷等優點逐漸應用到醫學領域，隨著計算機的普及和3D 打印技術發展，成本逐漸降低， 應用愈加廣泛。 現已在口腔醫學領域被越來越多的口腔醫學工作者接受和采用[1]。相比傳統修復工藝，3D 打印技術有工作效率高，工藝精度高，工藝環節簡約，可重復性好，數據信息可量化、可傳遞、可存儲等優點，逐步取代傳統口腔修復體制作工藝是行業發展的趨勢[2]。

固定義齒是口腔修復學科中應用最廣泛的一類修復體，兼具美觀和舒適兩大優點。 目前大部分固定義齒的制作工藝還是手工制作蠟型熔模再進行失蠟鑄造的傳統工藝。 傳統工藝技術成熟但工藝落后，對制作技師的技術水平高度依賴，而3D 打印技術精確度高、程序規范[3]，但缺乏相關的研究數據和資料。 本項目旨在研究基于3D 打印制作工藝制作的固定義齒熔模與傳統工藝制作的熔模，兩者鑄造出的最終產品的參數區別：包括軸面密合性，牙合面密合性等。 在數據測量、統計并與傳統工藝進行對比、 分析的基礎上探討3D 打印熔模在固定義齒制作工藝中的價值。

2 材料和方法

2.1 模型準備

選取標準牙列缺損模型，包括預備好的金屬單冠基牙，經過代型修整后進行硅橡膠翻模， 復制出60 個相同的超硬石膏代型。隨機分為三組每組20 個。其中兩組為實驗組和對照組，剩余一組備用。

2.2 材料和設備

實驗組采用杭州先臨齒科三維掃描儀采集數據，Exocad DentalCAD 計算機輔助設計軟件進行固定義齒設計，Asiga 光敏樹脂打印機。 對照組用MR.COLOR 間隙劑涂布，牙科嵌體蠟制作熔模。 Bresser GmgH 體視顯微鏡測量樣本數據。

2.3 實驗方法

實驗組模型用三維掃描儀器進行數據采集并編號。 用Exocad DentalCAD 軟件計算機輔助設計完成金屬單冠、基底冠的設計，設置粘結間隙為0.1mm,距離頸緣1mm。 完成后用Asiga光敏樹脂打印機進行3D 樹脂蠟熔模打印。 熔模制作完成后包埋鑄造，常規噴砂、打磨處理。 將制作完成的金屬冠戴入石膏模型，在固定義齒與基牙間用硅橡膠輕體取得粘固劑空間，待硅橡膠聚合完成后取下固定義齒，再用硅橡膠重體覆蓋以固定輕體形態，最后整體取下再用重體填滿組織面，充分固定輕體。 對照組代型先用MR.COLOR 間隙劑均勻涂布1-2 次，避免形成局部堆積，待硬固后涂石蠟油分離劑，用嵌體蠟制作熔模，常規包埋鑄造打磨拋光，最后將金屬冠戴入沒有間隙涂料的備用組模型，同樣用用硅橡膠取得粘結劑間隙。 將得到的兩組硅橡膠樣本切片在顯微鏡下分別采集軸面、牙合面的樣本數據。 計算分析數據， 得到立體光固化成型法3D 打印熔模最終成品的適合性評價。 本實驗樣本均采用較大的粘結劑空間，CAD 設計采用0.1mm 的虛擬粘結間隙， 手工制作由技師掌握間隙劑的粘稠度也盡量達到0.08mm,預留部分分離劑空間。 采用此操作主要是方便后期硅橡膠切片和測量，減小實驗樣本損壞幾率和操作難度， 降低實驗誤差。 粘結間隙雖然不是臨床普遍認可的標準40um，但并未超出臨床實際操作所允許的正常范圍[4]。

3 結果

3.1 數據統計

實驗組粘結劑間隙設置為0.1mm, 最終修復體樣本測量平均值為0.1013mm，對照組間隙涂料按標準操作調拌、涂布2 遍，最終修復體樣本測量平均值為0.1055mm。 兩組數據平均值接近，但離散度差距較大，具體見表1。

表1 兩種制作工藝下粘結劑間隙數據統計

3.2 數據分析

兩組實驗數據顯示：修復體與基牙間隙的平均值相近，且接近本實驗預設的0.1mm,說明本實驗樣本制作成功、質量可靠。兩組數據t 檢驗p＞0.05 可見兩組數據均值差異沒有統計學意義，說明實驗組與對照組均為同樣合格、有效的義齒制作工藝。但從兩組數據的樣本標準差來看， 實驗組明顯小于對照組，說明實驗組的數據離散程度更小， 各樣本的間隙數據更均勻、連續，質量穩定可靠。 而對照組樣本數據離散度大，顯示各樣本的數據誤差波動大，質量不穩定。 另外，對照組牙合面間隙數據離散度較大，提示對照組內部各部位間隙也存在較大差異。 而實驗組牙合面數據與軸面數據接近，說明實驗組內部各部位間隙較均勻。

4 討論

3D 打印從數據采集到熔模產品完成均為數字化，義齒與基牙的粘結劑空間為虛擬空間，不受材料和操作影響，因此本例中的實驗組數據樣本標準差很小，主要是由后續的包埋、鑄造、打磨和片切等操作引起。 傳統手工制作工藝在軸面和牙合面產生了兩組差別較明顯的數據，可能是因為牙合面涂布間隙涂料更困難，尖窩嵴結構也會導致間隙液的流失和局部堆積；另外手工制作蠟型時，融蠟冷卻時引起的內部應力不均也有可能導致蠟型蠕變。 固定義齒從固位原理到臨床制作都要求預備空間和粘結劑空間均勻而連續，因此手工制作法不管是間隙劑涂布不均引起的波動還是蠟型內部張力引起的變形，理論上都不利于固定義齒的固位和穩定。 總之， 從尺寸精密度和產品穩定性上，3D 打印技術明顯優于傳統失蠟鑄造法[5]。但是傳統的失蠟鑄造工藝也有著歷史悠久、技藝成熟、人力成本低，資金投入小等優點。 本實驗過程中熟練技師制作一顆固定義齒熔模大約只需要15 分鐘，3D 打印機打印時間為3-4 小時，如果訂單量較小則人工制作有明顯優勢。 因此，要在臨床廣泛推廣3D 打印技術，需要各設備廠商共同努力，在縮短打印時間，降低打印設備與耗材成本上進一步提升。