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3D打印机在口腔领域的应用

随着科技的发展,人类社会迈入了数字化时代。数字化技术与医学的完美结合形成了数字医学这一 崭新学科。3D打印技术正是在这一背景下出现的一种全新的制造技术。3D打印技术改变了传统制造模式。是数字医学发展进程中的一个重要环节。

3D打印技术是一种快速成型技术 ,通过重建的三维数字模型 ,将其分割成层状后逐层堆积成实体模型 。在口腔医学领域 ,3D打印技术以其独有的优势逐渐应用于各个专业 ,如口腔颌面外科 、种植科、修复科、口腔内科及正畸科中的临床应用 。


3D打印的原理:

1、图像数据的采集

        三维数据的采集是模型制作的重要一步。用印模材对患者进行口腔取模,取模后注入石膏塑出石膏模型,使用三维扫描仪对塑出的石膏模型进行扫描,获取牙齿表面的图像。同时使用口腔锥形 CT 对患者进行拍片扫描。获取一个口腔内部的三维图像,此图像能直观地看到下颚神经的走向、牙齿及牙槽骨的结构情况。光学扫描常采用三维激光扫描 、投影光栅测量 、莫尔条纹法或立体摄影等方法,具有较高的扫描速率和较好的精度 。

2、数据处理

       使用三维图像处理软件将数据导入,以CT扫描出来的数据为例,将 CT 扫描的 DICOM 格式的数据导入软件Mimics 或 Geomagic 、Imageware 11. 0中, 这几种软件可以读取 DICOM 格式的数据 , 设置不同密度组织的阈值 , 构建出形态曲面 ,重建三维模型 。通过取模扫描获取的牙齿外部图像和口腔 CT 拍片得到的牙齿内部图像进行图像重组,从而得到一个数据图像,它包含了牙齿内部情况及表面的纹理结构,一般称之为数字化全息图。在全息图中,医生可以进行种植体的选择与设计,来拟定手术方案。

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3D打印

        设计完成后,电脑可以自动设计出导航模板。通过 3D 打印机实现导航模板、个性化基台和临时冠的打印,从而实现一天即刻种植。

       目前已成熟的3D打印技术在口腔医学中的应用:

口腔颌面外科学

       3D打印技术的应用使外科手术由传统的纯经验方式向数字化和精确化发展 。 颌面部外伤 、肿瘤会造成颌面部骨折和骨缺损 , 恢复颌面部正常解剖形态 ,维持良好的咬合关系及语言功能 。

  口腔种植学

        模板在术前通过确定修复体的位置指导种植体的位置 , 使得修复体能够恢复患者良好的功能和美观。运用 3D打印技术便可在术前对种植区的解剖进行分析,能够精准的捕捉可种植体位置和方向,并制作种植导板将术前种植体的设计位置转化到手术患者种植区,而确保种植的出色进行。植软件可以评估种植区骨量 , 测出距离上颌窦和下牙槽神经管等重要解剖结构的详细数据 , 甚至设计出种植体种类 、 尺寸 、最佳位置和方向 。 同时 ,根据以上参数设计并用 3 D打印技术制作出种植导板 , 主要适用于种植体需避开重要解剖结构的患者 , 多个植入体需获得一致种植角度的患者 , 需要完成即刻义齿修复的患者 ,骨量不充足又不接受植骨的患者 , 增加了种植义齿的适应证。


       该技术已可实现集种植手术规划、修复体设计、手术导板于一体的三维设计,大幅提高成本效益,从而减少周转时间,为牙医和技工所开创新的业务机会。

口腔修复学

       利用设计软件, 进行数字化模型观测及可摘局部义齿支架设计及制作,使用特定的 CAD 软件可以实现义齿三维打印设计,包括牙基底、牙冠、牙桥、牙罩冠、牙贴面、牙镶嵌等。当前的三维解决方案已经可以确保完美的匹配,从而减少了手动干预和精加工,实现高效、具备完美密合性的义齿加工。针对复杂的临床案例,创建复杂的内外冠结构,可以实现空间、功能和美学的最佳效果。

  口腔内科学

       随之影像学技术的发展,三维影像重建技术已开始应用于根管形态学研究,重建后的图像可从各个角度观察根管形态,并对其进行综合测量和分析,以了解并总结根管系统的解剖特征和变异。通过3D打印技术将重建出来的模型实体化后,还可以广泛应用于口腔教学和临床复杂根管的术前诊断及模拟手术。

口腔正畸学

       正畸矫正过程中照片和石膏模型是监测和记录治疗过程的金标准 , 模型可以准确提供病人的原始记录 ,包括牙齿的位置 、尺寸等 。 但是 , 使用石膏模型在临床工作中存在许多的难题 ,包括存储的负担 、损坏或断裂的危险 、沉重的重量 , 同时也不方便与同行专业人士和患者交流 。 以 3 D打印为基础的数字模型的出现大大解决这些难题 ,与石膏模型相比 ,数字模型的数据测量同样具有很高的精确性 。

        运用具备成本效益的常用矫治器 CAD 设计软件, 3D 打印技术可以轻松定制所有类型的矫治器,包括夜用咬合板、固位器、个性化带环、牙合板、扩弓期、生物调节器、双牙合板等。在矫治器上还可根据不同患者,创建恒定量的偏移、添加 ID 标签以进行身份识别。定制化的设计,更加以人为本,给患者带来创新科技的就医体验。

       在临床中 , 通过光学获取数字模型 , 配合相关软件进行数字模型分析 ,不仅解决传统取模方式给患者带来的不适 , 也可根据需要打印模型 , 方便数据存储与调用 。当前 , 无托槽隐形矫治技术处于快速发展阶段 ,3D打印技术在其中也扮演重要的角色 。 它的核心技术包括以下三部份 :首先 ,三维重建出牙颌数字模型;然后 ,利用计算机辅助诊断及设计 , 模拟牙齿移动,确定方案后利用 3 D打印技术打印出模拟后的牙颌模型 ; 最后 , 利用热压膜成型技术制作出隐形矫治器 。


Form 2——适合口腔领域的3D打印机        


3D打印在牙科医疗领域的十个用途

一、打印牙齿模型,通过口内扫描或者扫描硅胶模型或石膏模型得到

二、打印种植导板,使用透明材料,用于辅助医生达到种植的精度

三、打印托盘,个性化托盘

四、打印临时冠

五、打印人工牙龈

六、打印透明的正畸牙模

七、打印牙冠、牙桥、支架铸造蜡型

八、打印间接粘接托槽用的托盘

九、打印全口义齿或局部可摘义齿的基托

十、打印隐形正畸保持器


       随着 3D 打印技术在口腔数字化的大趋势下,不仅给我们观念带来变革,同时对于口腔临床也会带来颠覆性的发展。以口腔 CBCT 诊断技术、椅旁数字化印模采集技术、 CAD/CAM 修复设计与 3D 打印加工技术为代表的数字化口腔医学技术时代已经到来。牙科工业即将迎来产业发展的数字化时代,整个牙科工业将产生颠覆性的变革。


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