盤點3D打印在齒科領域中的應用

眾所周知，快速發展的3D打印技術已應用到多個行業，其中在齒科行業的應用是最引人注目的行業之一。據MarketWatch稱，預計到2024年，牙科3D打印市場的收入將達到350萬美元。3D打印技術與齒科行業是天然匹配的。首先，基于齒科行業里每位患者牙齒特性的差異，生成的三維數據也都不同，而3D打印技術的應用可以做到個性化生產。其次，人類的牙齒結構比較復雜，傳統的人工會導致齒科醫療產品的精度出現偏差，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義齒加工方式，數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，加快了齒科產業從傳統的勞動密集型產業向科技型產業的轉型。

通過傳統手工技術制造義齒金屬內冠，首先是根據患者的口腔印模灌注出石膏模型，然后根據石膏模型制作出烤瓷牙的蠟型。接下來進入到金屬內冠的失蠟鑄造工藝，主要包括鑄道安裝、包埋、失蠟、鑄造四個步驟。最后，經過表面處理、飾面工藝最終完成烤瓷牙的制作。

制造蠟型的蠟在加工過程中容易收縮變形，在接下來的金屬內冠鑄造工藝中，由于是熱加工，金屬會產生變形。由于這些因素導致的偏差，將會給佩戴者帶來不舒適感。一旦需要返工，則將增加加工成本和患者的椅旁時間。傳統的義齒加工過程主要依靠牙科技師個人技能和經驗，屬于一種勞動密集型工作。

計算機數控（CNC）加工技術讓義齒加工進入到了數字化制造技術階段。使用CNC加工技術制造義齒金屬冠沒有經過人工制造蠟型和失蠟鑄造牙冠的過程，取而代之的是數字化口腔模型掃描、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）和自動化的牙冠切削流程。

在這一過程中，控制產品精度的任務將全部交給數字化的掃描、設計和加工設備，人工不需要做過多的判斷和考慮。由此，金屬牙冠的精度得到保障，讓患者擁有一顆高度定制的、舒適的烤瓷牙成為現實。在加工材料方面，CNC 設備除了加工鈦、鈷鉻合金等金屬材料之外，還可用于加工氧化鋯、玻璃陶瓷等牙科材料。

CNC機床在加工金屬牙冠時，需要使用刀具在一塊金屬坯件上將金屬牙冠銑削出來。相比CNC加工，金屬3D打印技術在牙冠生產成本和效率上的優勢更為突出。目前，包括CNC加工技術和3D打印技術在內的數字化牙科技術正成為義齒加工的主流技術。3D打印蠟模或者用于替代蠟模的3D打印樹脂模型也被應用在牙冠的鑄造中，這些技術也帶有數字化的特點。

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，與傳統的熔模鑄造方法相比，可實現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批量化生產的3D打印商品，3D打印技術能夠實現不同矯正階段牙齒模型的批量定制化生產。

在隱形牙套生產商隱適美(invisalign)等全球性企業已經收割了一大片市場的同時，國內也已經涌現出一批專業從事3D打印隱形牙套的應用企業。上海正雅齒科、無錫時代天使等企業來說，3D打印是整個產品工藝流程中重要的一環，他們都已經配備了批量的3D打印設備和相關軟件，用于隱形牙套的設計生產。

3D打印也存在一些限制，除了材料的門檻，生產效率其實也是亟待突破的一環。優化軟件效率從而提高自動化程度、優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，醫生僅需微創拔牙、植入種植體和牙冠修復等步驟就能完成種植手術。據介紹，基于3D打印技術數據化理念，醫生通過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據，重建患者三維頜骨模型，有利于模擬種植手術環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，同時還能實現微創、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，也為醫生提供了方便，且該方法較于傳統制作過程更高效、經濟，具有較強的實用價值。

3D打印技術在齒科領域是比較前沿的應用領域，雖然在發展過程中同樣也面臨著與其他醫學一樣的問題，但是我們有理由相信3D打印技術正在成為齒科領域的主流技術。

（作者單位：國家增材制造創新中心）