3D打印技術(shù)可完成結(jié)構(gòu)復(fù)雜物體的打印，在口腔修復(fù)領(lǐng)域已有一定應(yīng)用，未來有望替代大部分傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)。在口腔美學(xué)修復(fù)中如何保證分析設(shè)計階段初設(shè)的輪廓外形與顏色等與患者得到的最終修復(fù)體一致，一直是困擾口腔醫(yī)師和技師的難題。3D打印的蠟型、樹脂冠橋等可用于美學(xué)修復(fù)的美學(xué)分析和設(shè)計結(jié)果的輸出預(yù)告，一對一地傳遞并指導(dǎo)最終修復(fù)體的設(shè)計和制作。3D打印的目標(biāo)修復(fù)體導(dǎo)板(TRSguide)既為美學(xué)修復(fù)制定了可預(yù)覽的修復(fù)藍(lán)圖，讓口腔醫(yī)師和技師能檢測患者重建的口腔功能和美學(xué)的相關(guān)信息;又能指導(dǎo)實施符合牙體保存和活髓保護(hù)理念的理想牙預(yù)備，做到真正的全程精準(zhǔn)與微創(chuàng)。這些新的數(shù)字化技術(shù)進(jìn)展使得美學(xué)修復(fù)煥然一新。本文對3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。
一、引言
3D打印也稱增材制造(additive manufacturing)技術(shù)，是利用計算機(jī)輔助設(shè)計(computer aided design，CAD)軟件或逆向工程重建三維數(shù)字模型，并將其分割為層切數(shù)據(jù)文件，在3D打印設(shè)備上按每層數(shù)據(jù)進(jìn)行材料的逐層疊加[1]，最終形成物體實體的一種分層制造技術(shù)。20世紀(jì)90年代3D打印技術(shù)開始應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域復(fù)雜模型的制作[2-3]。目前3D打印技術(shù)也逐步應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，按照成型方式分類主要包括立體光固化成型(stereolithography，SLA)、選擇性激光熔覆(selective laser melting，SLM)、熔融沉積成型(fused deposition modeling，F(xiàn)DM)和噴墨打印[4]，用于制作種植導(dǎo)板、修復(fù)體熔模蠟型、活動和固定義齒金屬支架、頜面部修復(fù)體以及全口義齒等[5]?？谇幻缹W(xué)修復(fù)路徑可分為前期的分析設(shè)計階段和后期的臨床實施階段[6-7]。采用SLA技術(shù)打印蠟型或樹脂冠橋等進(jìn)行美學(xué)要素的分析、查找、設(shè)計并制定相應(yīng)的治療計劃，明確美學(xué)修復(fù)方案。臨床實施中通過3D打印的TRS導(dǎo)板開展精準(zhǔn)牙體預(yù)備，有利于精準(zhǔn)的量形控制，檢測指導(dǎo)最終修復(fù)體數(shù)字化設(shè)計及實體轉(zhuǎn)化，完成整個精準(zhǔn)修復(fù)過程。
一、 3D 打印在美學(xué)分析和設(shè)計階段的臨床應(yīng)用路徑
在口腔修復(fù)過程中，目標(biāo)修復(fù)體空間(target restoration space，TRS)是擬定的修復(fù)后各種修復(fù)體所占據(jù)的最小空間[8]。TRS導(dǎo)板是指在醫(yī)—患—技三方確認(rèn)的美學(xué)設(shè)計方案后，使用硅橡膠、牙科透明膜片或者3D打印等方法制備TRS導(dǎo)板，用于空間分析設(shè)計、牙體制備、種植手術(shù)及修復(fù)體制作等。因此，美學(xué)分析和設(shè)計階段的目的在于醫(yī)師與患者、技師需共同根據(jù)生物學(xué)、材料學(xué)和美學(xué)等影響因素完成目標(biāo)修復(fù)體空間的設(shè)計，并將虛擬設(shè)計的TRS藍(lán)圖通過不同階段的實體預(yù)告技術(shù)準(zhǔn)確地傳遞到臨床實施階段。充分的交流和溝通依賴于美學(xué)修復(fù)治療的美學(xué)修復(fù)預(yù)告，傳統(tǒng)的預(yù)告技術(shù)包含三個階段：一級預(yù)告為數(shù)字美齒設(shè)計;二級預(yù)告為美學(xué)診斷蠟型;三級預(yù)告為口內(nèi)診斷飾面[9]。按照數(shù)字化程度與TRS傳遞的精準(zhǔn)性可將口腔修復(fù)治療美學(xué)分析和設(shè)計階段分為傳統(tǒng)美學(xué)分析和設(shè)計、半數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計、全數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計，每種臨床路徑如圖1所示，下面將進(jìn)行詳細(xì)闡述。
1.1 傳統(tǒng)美學(xué)分析和設(shè)計傳統(tǒng)美學(xué)分析和設(shè)計路徑
通過美學(xué)修復(fù)預(yù)告，醫(yī)師、技師和患者在可視的基礎(chǔ)上共同參與治療計劃的制定?；颊叱踉\時采集面部和口內(nèi)照片，并根據(jù)患者自身情況，結(jié)合美學(xué)、功能等需求制定TRS，并將所采集二維影像信息用于一級預(yù)告中的數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計(圖2A)[8]。根據(jù)一級預(yù)告中數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計的目標(biāo)修復(fù)體形態(tài)手工制作反映未來修復(fù)體空間的美學(xué)診斷蠟型，完成二級預(yù)告(圖2B)。根據(jù)已經(jīng)做好的美學(xué)診斷蠟型翻制TRS導(dǎo)板，進(jìn)行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預(yù)告(圖2C)。
傳統(tǒng)的美學(xué)分析和設(shè)計路徑，只需要照片收集和數(shù)字化美學(xué)分析工具即可以完成一級美學(xué)預(yù)告技術(shù)，操作簡單，在臨床使用廣泛，技術(shù)成熟，成本較低。但同時也存在著一些缺點，首先，由于一級美學(xué)預(yù)告技術(shù)需要將面部照片和口內(nèi)照片進(jìn)行匹配，以完成二者信息的結(jié)合，綜合進(jìn)行面部和口內(nèi)美學(xué)分析，但二者的拍攝角度要求一致，操作難度大。再者一級美學(xué)預(yù)告所得的二維美學(xué)分析設(shè)計結(jié)果很難準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為二級美學(xué)預(yù)告技術(shù)中的三維蠟型，這將增加傳遞TRS信息的誤差，影響最終修復(fù)效果。最后，手工制作美學(xué)診斷蠟型需要技術(shù)嫻熟的技師來完成且需要大量制作時間。
1.2 半數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計
數(shù)字化口腔技術(shù)已經(jīng)能夠進(jìn)行口內(nèi)和面部美學(xué)信息獲取，以及集美學(xué)分析設(shè)計、美學(xué)診斷蠟型設(shè)計于一體的數(shù)字化美學(xué)方案設(shè)計[13]。通過3D打印技術(shù)將美學(xué)分析和設(shè)計的數(shù)字化結(jié)果轉(zhuǎn)化為實體，作為美學(xué)修復(fù)預(yù)告和精準(zhǔn)實施的重要手段，減少模型制取和美學(xué)診斷蠟型手工制作等步驟，有效減少了翻制模型及手工制作蠟型時造成的TRS傳遞誤差，有效提高診療效率和患者舒適度。
半數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計過程將數(shù)字化美學(xué)診斷蠟型設(shè)計技術(shù)和3D打印技術(shù)引入分析設(shè)計過程中。患者初診采集面部和口內(nèi)照片(圖3A)，掃描石膏模型并將頜位關(guān)系轉(zhuǎn)移到虛擬牙合架上，結(jié)合患者的面部信息直接在軟件中進(jìn)行美學(xué)分析設(shè)計、美學(xué)診斷蠟型設(shè)計，進(jìn)行一級預(yù)告(圖3B、C)。3D打印設(shè)計好的美學(xué)診斷模型，用于二級預(yù)告(圖3D)。在3D打印的美學(xué)診斷模型上制作TRS導(dǎo)板，進(jìn)行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預(yù)告。
半數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計路徑將傳統(tǒng)一級預(yù)告的分析設(shè)計、二級預(yù)告的美學(xué)診斷蠟型制作整合為一次性的數(shù)字化設(shè)計步驟。整個美學(xué)分析和設(shè)計階段分為數(shù)字化設(shè)計和3D打印兩步，簡化了美學(xué)分析和設(shè)計的步驟，縮短了醫(yī)生和技師的操作時間。但過程中仍需進(jìn)行口內(nèi)印模制取和翻制石膏模型，患者舒適度未得到改善。在數(shù)字化設(shè)計擬合過程中，將二維的患者面部照與三維的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，同樣存在傳遞TRS過程的誤差，因此難度較大且不準(zhǔn)確。
1.3 全數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計
全數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計路徑在半數(shù)字化路徑的基礎(chǔ)上用口內(nèi)掃描和面部掃描數(shù)據(jù)代替模型收集和照片收集步驟?；颊叱踉\時口內(nèi)掃描制取數(shù)字化模型，面部掃描采集面部和唇齒關(guān)系等信息(圖4A、B)。然后將面部掃描數(shù)據(jù)直接與患者的數(shù)字化模型數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，根據(jù)患者的三維形貌和咬合關(guān)系等信息進(jìn)行美學(xué)診斷蠟型設(shè)計，完成一級預(yù)告(圖4C)。3D打印設(shè)計好的美學(xué)診斷模型，用于二級預(yù)告(圖4D)。在3D打印的美學(xué)診斷模型上制作TRS導(dǎo)板，進(jìn)行口內(nèi)診斷飾面制作，完成三級預(yù)告。
全數(shù)字化美學(xué)分析和設(shè)計路徑直接運用數(shù)字化方式采集患者口內(nèi)和面部信息，簡化了操作步驟，縮短了操作時間，完全避免了由于翻制模型及手工制作蠟型所導(dǎo)致的TRS傳遞誤差，大大提高了TRS信息傳遞的準(zhǔn)確性及患者的舒適度。數(shù)字化設(shè)計將三維的面部掃描數(shù)據(jù)和口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，過程簡單，結(jié)果準(zhǔn)確可靠[14-15]。但全數(shù)字化過程還不能進(jìn)行患者頜位關(guān)系轉(zhuǎn)移，對于涉及咬合改變的情況還無法準(zhǔn)確進(jìn)行咬合設(shè)計。
傳統(tǒng)路徑成本較低、方法成熟，雖然很難做到精準(zhǔn)的設(shè)計和臨床實施，但可以讓初學(xué)者快速進(jìn)行口腔美學(xué)修復(fù)操作。數(shù)字化路徑設(shè)計準(zhǔn)確，但前期投入的設(shè)備和軟件成本較高，目前還很難廣泛地應(yīng)用于修復(fù)臨床。不管哪種美學(xué)分析和設(shè)計路徑，都要根據(jù)臨床實際情況進(jìn)行方法的選擇，醫(yī)技患充分溝通用最合適的方式進(jìn)行修復(fù)治療。
二、3D 打印在口腔美學(xué)修復(fù)臨床實施階段的應(yīng)用
在口腔美學(xué)修復(fù)的后期臨床實施階段，醫(yī)師常需進(jìn)行不可逆的有創(chuàng)操作，以完成牙體預(yù)備或種植體植入。由于牙體預(yù)備的目標(biāo)與實質(zhì)是在人體最硬的器官上獲得與所選修復(fù)體材料及工藝準(zhǔn)確適合的TRS[16]，同時技師根據(jù)美學(xué)分析和設(shè)計結(jié)果制作最終修復(fù)體，因此數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為美學(xué)分析和設(shè)計結(jié)果如實地傳遞至最終修復(fù)體提供了有效的解決方案。
2.1 3D打印TRS導(dǎo)板在牙體制備中的應(yīng)用
TRS導(dǎo)板可用硅橡膠、牙科透明膜片或者3D打印等方法進(jìn)行制備。用于備牙時，TRS導(dǎo)板也可叫備牙導(dǎo)板。
傳統(tǒng)的方式是使用硅橡膠翻制美學(xué)診斷蠟型，獲得硅橡膠備牙導(dǎo)板，該方法簡便但硅橡膠不透明，無法精確測量備牙導(dǎo)板到基牙之間的距離且臨床操作復(fù)雜。牙科透明膜片制作備牙導(dǎo)板是將美學(xué)診斷蠟型翻制成石膏模型，壓膜而成，制作過程稍復(fù)雜。3D打印制作備牙導(dǎo)板可以直接在數(shù)字化美學(xué)診斷蠟型的基礎(chǔ)上設(shè)計數(shù)字化導(dǎo)板，再通過SLA技術(shù)打印出備牙導(dǎo)板，方法簡便(圖5)。在專業(yè)設(shè)計軟件中導(dǎo)入分析設(shè)計階段完成的美學(xué)診斷蠟型數(shù)據(jù)(圖5A)，在此數(shù)據(jù)上直接進(jìn)行“抽殼”操作，將備牙導(dǎo)板的厚度設(shè)置為0.8 mm(圖5B)，只保留需要進(jìn)行牙體預(yù)備的幾個牙位完成TRS備牙導(dǎo)板設(shè)計(圖5C)，最后3D打印TRS備牙導(dǎo)板，并指導(dǎo)口內(nèi)牙體預(yù)備(圖5D)。
TRS導(dǎo)板的制作過程為美學(xué)修復(fù)制定了修復(fù)藍(lán)圖，讓口腔醫(yī)師能全面檢測患者的美學(xué)相關(guān)信息;同時，備牙導(dǎo)板保證了預(yù)備體符合目標(biāo)修復(fù)體的空間要求，在保證微創(chuàng)預(yù)備的同時為最終修復(fù)體的制作和粘接提供了良好的基礎(chǔ)。
2.2 3D打印制作臨時修復(fù)體
對于進(jìn)行二次修復(fù)或過小牙等完全利用體外TRS的美學(xué)修復(fù)患者，可將數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計與3D打印技術(shù)結(jié)合進(jìn)行美學(xué)預(yù)告并直接打印臨時修復(fù)體。具體操作如下：患者初診時采集面部照片或進(jìn)行面部掃描，取印模、翻制石膏模型并掃描石膏模型將頜位關(guān)系轉(zhuǎn)移到虛擬牙合架上，結(jié)合患者面部信息進(jìn)行數(shù)字化美學(xué)分析設(shè)計目標(biāo)修復(fù)體形態(tài)(圖6A、B)。3D打印設(shè)計好的目標(biāo)修復(fù)體，進(jìn)行口內(nèi)預(yù)告并可直接作為備牙后的臨時修復(fù)體使用(圖6C、D)。該方法同時完成了美學(xué)診斷蠟型、口內(nèi)預(yù)告的美學(xué)診斷飾面和備牙后的臨時修復(fù)體的制作，大大簡化了操作步驟，節(jié)約了操作時間和資源。
2.3 3D打印輔助口腔修復(fù)體制作
美學(xué)修復(fù)治療過程中如何讓最終的修復(fù)體表達(dá)美學(xué)分析和設(shè)計階段的美學(xué)效果，即最初分析設(shè)計所得TRS能準(zhǔn)確
傳遞到最終修復(fù)體的制作是美學(xué)修復(fù)的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的修復(fù)體制作流程均為手工制作，包括制作模型或代型、制作底冠蠟型、包埋鑄造、上瓷、修整外形和上釉完成。由于手工制作過程不能將美學(xué)診斷蠟型與工作模型進(jìn)行擬合，很難將美學(xué)分析和設(shè)計結(jié)果一對一如實地傳遞至最終修復(fù)體。運用數(shù)字化技術(shù)制作修復(fù)體，首先需通過模型掃描或口內(nèi)掃描將預(yù)備后的牙體表面信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化工作模型，再將美學(xué)分析和設(shè)計階段已確定好的TRS信息與數(shù)字化工作模型重疊，用以指導(dǎo)修復(fù)體的設(shè)計和制作(圖7)。
目前，應(yīng)用于美學(xué)修復(fù)體制作的3D打印技術(shù)主要為SLA，比較成熟的工藝流程是用3D打印技術(shù)制作底冠蠟型，之后包埋鑄造完成修復(fù)體制作。具體步驟如圖8所示：將美學(xué)診斷蠟型與工作模型擬合，指導(dǎo)設(shè)計最終修復(fù)體;3D打印底冠蠟型;完成修復(fù)體制作。3D打印技術(shù)輔助修復(fù)體制作既可克服傳統(tǒng)修復(fù)體制作流程中難以用美學(xué)分析和設(shè)計結(jié)果指導(dǎo)最終修復(fù)體制作的缺點，又可避免減材制作的加工缺陷，節(jié)約制作成本，延長修復(fù)體的使用壽命。
三、3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用的局限性和展望
目前3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用的局限性表現(xiàn)為成本較傳統(tǒng)技術(shù)高，打印原材料還不多，影響廣泛應(yīng)用。而SLA成型技術(shù)所用的材料為樹脂和蠟，這兩種材料的強(qiáng)度低、顏色與天然牙不匹配，都不適合制作最終修復(fù)體，因此目前在美學(xué)修復(fù)中必須將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合才能達(dá)到預(yù)期的美學(xué)修復(fù)效果。學(xué)者已開始研發(fā)可以直接進(jìn)行陶瓷打印的3D打印工藝，即用美學(xué)分析和設(shè)計結(jié)果確定最終修復(fù)體設(shè)計后，直接3D打印完成陶瓷底冠或最終修復(fù)體，可使瓷美學(xué)修復(fù)體的制作過程更加簡化和精確。3D打印在口腔美學(xué)修復(fù)領(lǐng)域?qū)巴緹o限。
作者：張倩倩 陳昕 趙雨薇 劉春煦 羅天 董博 于海洋(通信作者) 文章轉(zhuǎn)載自：《華西口腔醫(yī)學(xué)雜志》2018年12月第36卷第6期
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