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(xué)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(chǎn)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(shè)計疊加到所產(chǎn)生的模型上。在通過幾次測試后，該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)他們的3D打印牙齒修復(fù)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(rèn)為DLP是一種在永久性牙冠的制作上更有前景的技術(shù)。

△臼齒牙冠的設(shè)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(xué)。

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(zhuǎn)向銑制的樹脂復(fù)合牙冠，而不是傳統(tǒng)的金屬修復(fù)體。這種方法可以開發(fā)出定制的植入物，它首先使用CAD設(shè)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(xué)的團(tuán)隊說，這項技術(shù)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(qiáng)調(diào)，銑削通常迫使牙醫(yī)遵守嚴(yán)格的準(zhǔn)備要求，即使他們堅持這些要求，也會在牙冠的內(nèi)表面形成凹槽，導(dǎo)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(yīng)力的樹脂，研究團(tuán)隊開始意識到3D打印技術(shù)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(chǎn)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(fù)體經(jīng)常被比較，但牙醫(yī)們?nèi)匀槐硎静磺宄�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(shè)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(xué)。

對3D打印牙冠進(jìn)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(fù)合材料塊中銑出，并使用Asiga Max系統(tǒng)3D打印。一旦準(zhǔn)備就緒，這些原型都會與他們的原始設(shè)計模型進(jìn)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(jié)果顯示，為適應(yīng)模型的線角而設(shè)計的牙冠與未偏移的修復(fù)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(nèi)部溝槽，他們將此歸因于牙冠的脆性基礎(chǔ)材料。

有趣的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)他們的打印機(jī)的62微米的像素分辨率小于未偏移的牙冠的內(nèi)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(nèi)表面留下的凹槽可能導(dǎo)致較差的配合，這是技術(shù)本身的缺陷導(dǎo)致的。

然而，盡管日本團(tuán)隊得出結(jié)論，認(rèn)為他們的結(jié)果支持DLP比銑削更適合生產(chǎn)牙冠的想法，但他們說還需要對不同的系統(tǒng)和參數(shù)進(jìn)行進(jìn)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(jìn)行更多的研究，他們認(rèn)為現(xiàn)在可以用來修復(fù)門牙等尖牙。

△用SaremcoCROWNTEC樹脂打印的牙齒修復(fù)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(tuán)隊在其研究中所提到的，3D打印已經(jīng)在牙科修復(fù)體的生產(chǎn)中得到了認(rèn)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(qiáng)其應(yīng)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(jī)來定制牙冠。

此前，Desktop Health公司推出了Einstein 3D打印機(jī)和Flexcera Smile Ultra+樹脂，這些產(chǎn)品旨在促進(jìn)高強(qiáng)度、美觀的牙科修復(fù)體的生產(chǎn)。雖然前者的DLP架構(gòu)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(shù)使其速度提高了50%。

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

關(guān)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(fù)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(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.4012/dmj.2022-074