新研究發(fā)現(xiàn)在制作牙冠方面，3D打印要比銑削更精確

2022年7月21日，南極熊獲悉，日本東北大學牙科研究生院的研究人員最近發(fā)布的一項研究表明，數(shù)字光處理（DLP）3D打印是一種比傳統(tǒng)銑削更有效的生產牙冠手段。

在這項研究中，牙醫(yī)們依據(jù)相同的數(shù)據(jù)模型分別采用3D打印法和濕法研磨法制作牙冠，然后將他們的初始設計疊加到所產生的模型上。在通過幾次測試后，該團隊發(fā)現(xiàn)他們的3D打印牙齒修復體要比銑削的替代品顯示出"更高的精度 "和"更少的邊緣差異"，因此他們認為DLP是一種在永久性牙冠的制作上更有前景的技術。

△臼齒牙冠的設計和掃描數(shù)據(jù)之間的整體偏差的彩圖。圖片來自東北大學。

傳統(tǒng)銑削制牙模式將迎來變革？

隨著牙科材料的耐磨性和顏色穩(wěn)定性的不斷提高，一些牙醫(yī)正在轉向銑制的樹脂復合牙冠，而不是傳統(tǒng)的金屬修復體。這種方法可以開發(fā)出定制的植入物，它首先使用CAD設計軟件和病人牙齒的印模，然后再使用銑床從陶瓷塊上磨出植入物。

然而，東北大學的團隊說，這項技術面臨著一些問題，如銑削棒的退化和材料的浪費。研究人員還強調，銑削通常迫使牙醫(yī)遵守嚴格的準備要求，即使他們堅持這些要求，也會在牙冠的內表面形成凹槽，導致其在移植到患者口腔時不能完美的貼合。

相比之下，隨著新的牙科3D打印樹脂的不斷地被開發(fā)出來，包括那些擁有高耐久性和能夠分散咬合應力的樹脂，研究團隊開始意識到3D打印技術在創(chuàng)建模型、基底和夾板方面的巨大潛力。

在他們開始研究之前，研究人員還推測，3D打印可以產生具有卓越尺寸精度的永久性牙冠。然而，盡管事實上3D打印和銑削的牙科修復體經(jīng)常被比較，但牙醫(yī)們仍然表示不清楚哪種工藝更適合這項工作，因此他們開始展開研究，試圖通過一系列的實驗來明確增材工藝的實際效果。

△用每個偏移參數(shù)設計的磨牙牙冠的STL文件，以及非偏移和偏移牙冠之間的整體偏差。圖片來自東北大學。

對3D打印牙冠進行測試

研究人員的測試樣本是根據(jù)基牙模型的3D掃描制作的，然后分別從混合樹脂復合材料塊中銑出，并使用Asiga Max系統(tǒng)3D打印。一旦準備就緒，這些原型都會與他們的原始設計模型進行比較，利用工業(yè)三維數(shù)字化儀，收集必要的數(shù)據(jù)以幫助識別任何偏差。

初步結果顯示，為適應模型的線角而設計的牙冠與未偏移的修復體之間存在明顯差異，觀察到的差距為100-200微米。其中打印的模型顯示出較高的數(shù)值真實性，這種偏差在銑削的部件中更為明顯。研究小組在其中觀察到明確的內部溝槽，他們將此歸因于牙冠的脆性基礎材料。

有趣的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)他們的打印機的62微米的像素分辨率小于未偏移的牙冠的內部尖角區(qū)域。這使得打印系統(tǒng)足夠精確，可以實現(xiàn)精確的模型，而在銑削時，他們發(fā)現(xiàn)它在牙冠內表面留下的凹槽可能導致較差的配合，這是技術本身的缺陷導致的。

然而，盡管日本團隊得出結論，認為他們的結果支持DLP比銑削更適合生產牙冠的想法，但他們說還需要對不同的系統(tǒng)和參數(shù)進行進一步研究。同樣，牙醫(yī)們呼吁對3D打印植入物的抗斷裂性和生物相容性進行更多的研究，他們認為現(xiàn)在可以用來修復門牙等尖牙。

△用SaremcoCROWNTEC樹脂打印的牙齒修復體。照片來自薩雷姆科公司。

牙科3D打印的商業(yè)化

正如該團隊在其研究中所提到的，3D打印已經(jīng)在牙科修復體的生產中得到了認可，圍繞它發(fā)展起來的行業(yè)不斷有新的材料問世，以加強其應用。今年早些時候，3D Systems公司與Saremco公司合作，使用CROWNTEC樹脂和NextDent 5100 3D打印機來定制牙冠。

此前，Desktop Health公司推出了Einstein 3D打印機和Flexcera Smile Ultra+樹脂，這些產品旨在促進高強度、美觀的牙科修復體的生產。雖然前者的DLP架構與Desktop Metal 3D打印公司的ETEC的系統(tǒng)相似，但其性能因 "HyperPrint "而得到提升，這項技術使其速度提高了50%。

最近，Dentsply Sirona也擴大了其牙科植入物產品組合，他們推出了Primeprint 3D打印機和后處理裝置。這款新發(fā)布的打印機由385nm光源提供動力，能夠使牙醫(yī)輕松地生產出精確的模型、指南、預制件或夾板。

關于這項研究的更多信息詳見他們的論文，題為 "用三維打印和銑削方法制作的樹脂復合冠的精確性比較/omparison of the accuracy of resin-composite crowns fabricated bythree dimensional printing and milling methods"，該論文由Hiroaki Kakinuma, Kuniyuki Izumita, Nobuhiro Yoda, Hiroshi Egusa和Keiichi Sasaki共同撰寫。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.4012/dmj.2022-074