3D打印技术在口腔医学中应用的研究

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3d打印技术（Three Dimensions Printing Technology，3DP）最早由美国麻省理工学院Sac+hs等[1]人提出，现已成功运用到医学与生物医学工程中。本文着重阐述3DP在口腔医学中应用的新进展。

1 3D打印技术

3DP是指在计算机控制下，根据物体的计算机辅助设计或计算机断层扫描等数据，以金属、树脂等为原材料，利用3D打印机快速制造任意复杂形状3D物体的新型数字化成型技术。

根据其具体堆叠的形式，可分为熔融挤压堆积成型、光固化立体印刷（Stereopthography，SLA）、三维喷涂粘结成型、选择性激光烧结/熔融（Se1ected Laser Sintering/Melting，SLS/SLM）、喷墨成型等。

2 3DP在口腔医学中的应用

2.1口腔颌面外科学 在此领域，3DP已成为一种标准化的治疗手段。

2.1.1个性化植入体 2011年，比利时Hasselt大学和LayerWise公司共同开发的人造骨骼3DP为1例83岁的骨髓炎患者"定制"出下颌骨，并进行了移植。这是世界首例人工下颌骨置换术，术后第1d患者便恢复部分说话、吞咽功能。但该金属3DP仍处于发展初期，仅为个案。大部分仍是先用3DP制作出假体模型，然后加工成成品植入患者体内。

2.1.2颌骨模型和手术导板 Fry等利用3D数据设计制作出个性化的颌间夹板和定位支架，夹板在3D模型中预弯，从而准确的转移下颌骨需要重建的位置。Cui等在双侧颅颌面创伤后畸形的外科治疗中，先打印个性化3D模型，在其上确定截骨位置、方向、偏移距离，并将钛板和网格在其上预成形，术后达到预期效果。

2.1.3生物打印 有学者用3D打印生物支架运用于颌骨重建术中。东京医科大学的Matsuo[2]等以聚（L-乳酸/HA）为原料制备可吸收多孔托架，辅助牙齿移植材料一起，用于下颌骨肿瘤切除后的下颌骨重建，获得了比金属钛支架更好的修复效果。此外，3DP将活细胞和支架材料一同打印是关节外科基础研究领域应用的进步性标志。

2.2口腔内科学

2.2.1基础研究 现有学者发现可以利用3DP制备整个器官或部分组织来代替牙齿或牙周组织。他们用SLS、SLA和喷墨式打印技术制备生物支架，在其中载入牙髓干细胞或多能干细胞，相应的引导条件下这些干细胞分化为牙釉质、牙本质、牙髓组织或牙周组织，从而达到牙体组织再生的目的。

薛世华等进行了人牙髓细胞共混物的3D生物打印。他们用人牙髓细胞作为种子细胞，海藻酸钠-明胶水溶胶作为支架材料，3D打印获得3D生物打印结构体，然后浸入完全培养基进行后加工培养。打印后的细胞体存活率可达（87±2）%。表明生物打印技术在人牙齿组织工程中应用的可行性。

2.2.2临床应用 此鲜有报道：Kfir等遇到1例复杂Ⅲ类牙内陷的患者，他们通过CT获得牙体根管的解剖，3D打印出树脂模型，在其上制定治疗计划，并模拟操作，最终成功对该牙行完善根管治疗。

2.3口腔修复学 口腔修复学中的金属3D打印可按计算机中的牙冠设计直接打印出金属牙冠，是促成口腔修复医学技术革命的重要组成部分。德国Sirona牙科设备公司开发了Cerec软件，通过对牙齿进行三维扫描，一次性自动完成最终义齿的制造。目前全球约有23000名牙科医生在使用该软件[3]。

此外，有研究证实，用激光近形制造技术制作磨牙全冠简便易行，牙的功能和结构恢复率高。它用计算机扫描蜡型，然后运用三角测量原理，得出磨牙全冠蜡型表面的高度和各测量点的三维坐标，通过逆向工程软件实施磨牙全冠外形的三维重构。

2.4口腔正畸学

2.4.1取代石膏模型 现已有用3DP打印数字模型取代正畸矫正过程中的石膏模型。该3D模型更具个性化与真实性，不仅解除了印模材料给患者带来的恶心感，还减少了制作过程中可能产生的形变，同时也解决了石膏模型不易储存的问题。

2.4.2个性化托槽 王淑范[4]等用选区激光熔化直接成型技术，把个性化舌侧托槽模型直接制成金属的舌侧托槽，该技术采用增加材料的方法成型零件。结果显示该个性化舌侧托槽底板能够与患者牙齿的舌侧面精密吻合，为牙齿矫正提供了一种新型的美观又快捷的方法。

2.4.3正颌外科手术导板 在正颌外科术前，医生用电脑设计并制作个性化外科导板，包括Le Fort截骨部位和上颌骨复位部位，术中利用这些导板指导手术，不仅缩减了手术时间，而且使上颌骨复位的误差降到1mm以下，同时，获得面容的美观性更符合患者自身情况，增加了患者的满意度。

2.5口腔种植学

2.5.1个性化种植体 由于每个患者的牙槽骨表现不同，且对种植外科的精确性和功能恢复性要求的增高，"个性化种植义齿"被提出。目前，个性化的种植体大多使用SLS打印，其制作的种植体具有较高强度及精确度。同时也大幅减少了进口成品种植体的时间与金钱。

2.5.2种植导板 有学者用3DP设计制备树脂或金属的种植导板，该导板可以简化并引导种植手术。他们将激光表面扫描、锥形束计算机断层扫面、计算机辅助设计和制造、3D打印相结合，制备带有植入孔、支抗孔、支抗钉、不可翻瓣区和可翻瓣区的导板。术中导板戴入口内，可精确指导术者植入种植体。

3 展望

随着口腔医学水平的发展，个性化与美观性的要求越来越高，3DP以其明显优势在口腔科的应用越来越成熟。目前支持3D打印的材料有限，且生物打印研究还处于实验室阶段，但我们可以展望，相信3DP将给口腔医学带来颠覆性的发展。

参考文献：

[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，杨永强.舌侧托槽的数字化3D打印技术[J].广东牙病防治，2013，21（8）：408-411.