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神奇的DLP 3D打印技術在口腔齒科的應用

2020-11-13

3D打印技術發(fā)展至今各種新技術應運而生，可使用材料越來越多，應用領域也越來越廣。時至今日，3D打印技術不再那么高高在上，已經(jīng)深入大眾的生活。

DLP3D打印技術的基本原理是數(shù)字光源以面光的形式在液態(tài)光敏樹脂表面進行層層投影，層層固化成型。DLP設備中包含一個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）。液槽上方設置一個提拉機構，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體。

3D打印技術與齒科行業(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打印技術的應用可以做到個性化生產(chǎn)。其次，人類的牙齒結構比較復雜，傳統(tǒng)的人工會導致齒科醫(yī)療產(chǎn)品的精度出現(xiàn)偏差，導致患者的不適，而3D打印技術滿足齒科精準、復雜、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)的加工方式進程緩慢，而3D打印技術能夠加速治療過程的推進。

3D打印技術在齒科修復領域中的應用主要包括種植牙、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模和鑄造牙冠的手工技能，這樣的制作方式導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)字化牙科技術以掃描、軟件、自動化加工設備替代了大量手工勞動，尤其是3D打印技術的出現(xiàn)，加快了齒科產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)向科技型產(chǎn)業(yè)的轉型。

通過傳統(tǒng)手工技術制造義齒金屬內(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打印技術在牙齒矯治器的應用主要為舌側矯治器和隱形透明矯治器。舌側矯治器的3D打印技術多為SLM技術，利用SLM技術打印的金屬舌側矯正器，與傳統(tǒng)的熔模鑄造方法相比，可實現(xiàn)個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、DLP技術。隱形矯治技術是全球最早實現(xiàn)批量化生產(chǎn)的3D打印商品，3D打印技術能夠實現(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打印設備和相關軟件，用于隱形牙套的設計生產(chǎn)。

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

3.種植牙

當前口腔機構種植體也就是患者所說的人工牙根，都是統(tǒng)一標準件型號，尺寸相對固定，很難與患者的拔牙窩完全吻合；而且種植手術操作非常復雜，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，等過幾個月錐柱狀種植體固定后，再通過二次手術戴入牙冠，整個治療周期大約需要6-8個月。

隨著3D打印定制化種植牙的應用，醫(yī)生僅需微創(chuàng)拔牙、植入種植體和牙冠修復等步驟就能完成種植手術。據(jù)介紹，基于3D打印技術數(shù)據(jù)化理念，醫(yī)生通過CBCT掃描及3D打印技術獲得患者牙齒、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環(huán)境以設計極佳力學種植點。

此外，3D打印定制化種植牙重塑患者原來的牙齒，省去預備植牙孔、植入骨粉等步驟，不僅避免種牙手術造成的反復創(chuàng)傷，同時也大幅縮短治療周期。由此可見，3D打印技術在口腔醫(yī)療領域的應用，不僅提高患者手術過程的舒適度，減少患者的心理負擔，同時還能實現(xiàn)微創(chuàng)、精準、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。目前市場用的產(chǎn)品都是國外的，因為他們的表面技術做得好，然而他們對這項技術保密。因此，中國必須要攻克表面處理這一塊。

4.其他應用

齒科模型是口腔正畸治療的重要參考標準，傳統(tǒng)的石膏牙模易老化斷裂，且存儲不便，同時石膏牙模制作過程效率較低、精度不高。3D打印技術應用于實體牙模的制造，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，具有較強的實用價值。