3D 打印是一種被譽為「第三次工業革命」的新型快速成型制造技術,具有成型快、精度高、耗材少等特點,適合具有復雜精細結構物體的定制化生產。
隨著數字化、個性化口腔診療技術的應用和推廣,3D 打印技術逐漸應用于口腔醫學各個領域。
今天,結合各技術特點與實際臨床病例,和大家一起探討其具體應用現狀。
01 口腔頜面缺損修復
目前常用的口腔頜面缺損修復方法是通過傳統取模、蠟型制作、裝膠等修復工藝制作頜面贗復體。
雖然三維打印仍不能精細加工復雜形態的彈性材料,尤其是贗復治療常用的硅橡膠材料。但是,針對這種情況,可以利用三維軟件設計贗復體數字化陰模,三維打印出樹脂陰模,以此輔助制作硅橡膠陽模贗復體,這就是口腔頜面缺損贗復修復的三維設計和三維打印加工思路。
先對患者采用螺旋 CT 掃描,進行膺復體三維模型的建立,對于缺損區局限于面部中線一側的患者采取「對稱鏡像」的方法將健側正常區域數據復制至患側;對于非對稱口腔頜面缺損的患者,采取數據庫健康組織數據匹配或直接使用軟件構造出正常解剖結構。
然后將膺復體數字化陰模各部分數據排列出坐標系陣列,用三維打印設備打印出樹脂陰模,然后按照患者膚色選取膺復用硅橡膠注入陰模加壓固定,若是連接義齒的膺復體,硅橡膠固化后需要更換上部陰模,在連接體空間中注射牙科自凝樹脂基托材料,充分固化后獲得樹脂連接體。
對上頜骨缺損患者,將樹脂連接體嵌人贗復體后,戴入患者口內封閉口鼻腔缺損,最后常規制作可摘局部義齒,粘接義齒與樹脂連接體,使贗復體與可摘局部義齒以機械方式連接。
圖為:贗復體與可摘局部義齒以機械方式連接
02 個性化正畸治療
小頜畸形是臨床常見的難治頜骨畸形之一,其最主要的臨床表現為下頜骨重度發育不足。
大多數患者由于下頜骨重度發育不足,導致舌根后墜,上氣道狹窄,繼發嚴重的阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征。
牽引成骨技術的出現為矯治這類畸形開辟了新的方向,它可以引導骨組織的再生,在截開的骨斷端之間形成新骨,骨組織周圍的軟組織也隨之得到延長。5 牽引成骨術完善的術前設計是保證治療效果的關鍵,尤其是牽引器安放的準確位置及牽引方向的確定。
有了三維打印技術的輔助,使得頜面部術前設計及手術模擬變得更加直觀、立體,大大提高了牽引成骨術術前設計及手術操作的精確度。6
患者于術前進行頭顱三維螺旋 CT 掃描,根據 CT 的數據制作三維頭模,在三維頭模上模擬手術截骨以及牽引器的安放,進行牽引成骨的術前設計,包括確定截骨線的位置、牽引器安放的位置、牽引方向及牽引距離,標記下牙槽神經血管束的位置,預先彎制個體化的牽引器。
然后根據術前設計的結果,在手術區域以此來制作個體化模板指導手術。通過模板引導在下頜骨標記截骨線、牽引器的位置及下牙槽神經血管束的位置。
在術中,根據術前設計制作的個體化模板與術區下頜骨固位,三維技術的輔助能夠準確的指導確定截骨線及牽引器的位置,這樣可以大大降低了術中下牙槽神經血管束損傷的風險。
在李陽等學者的研究病例中,患者術后上氣道得到了顯著擴大,上氣道前后徑比術前增大一倍以上??梢钥闯鱿骂M骨牽引成骨術治療小頜畸形時不僅可以矯治下頜骨的畸形,同時可以通過下頜骨的前移增大口腔容積,解除舌根后墜,從而達到更好的治療效果。7患者的下頜骨畸形和面部對稱性得到有效改善。術后打鼾憋氣癥狀完全消失。
所以,必要的術前設計包括確定截骨線的位置、確定牽引器安放的位置、確定牽引方向以及標記重要解剖結構等等都是手術成敗的關鍵。
通過三維設計和打印出患者三維頭顱模型后,術者可以直觀立體的對患者病變部位進行術前觀察,完成手術設計。
在三維頭模上方便地確定截骨線的位置、牽引器安放的位置、牽引方向,標記下牙槽神經血管束等重要解剖結構的位置。
還可以術前在三維頭模上預先彎制牽引器,使牽引器與骨面更好的貼合。
正因為有了術前三維技術的輔助和完善的準備,使得在術中應用個體化模板進行相關位置的確定僅僅需要 3~5 min,大大縮短手術操作的時間,減少患者痛苦。
在該研究中的病例中,在標記下牙槽神經血管束位置的模板指導下,所有患者術中沒有出現下牙槽神經血管束損傷的情況。
圖為:術中應用個體化模板指導截骨及牽引器的安放
03 三維打印導板在牙體牙髓專業的應用
根管口和根管方向的精準定位一直是復雜根管治療的難點,而三維打印技術應用于復雜的牙體牙髓病例主要為三維打印導板。
三維打印導板屬于輔助性手術工具,是指將錐形束 CT 及印模掃描數據導入計算機虛擬設計軟件,對數據進行分析并設計手術方案,然后進行導板制作,實現精準化治療的目的。
三維打印數字化技術可輔助術前模擬,并通過導板技術將設計信息應用到根管治療過程中,有精準、微創、快速的特點。
通過術前模擬可精確測量到達根管口距離和根管工作長度等有用數據,術者可以全面了解根管數量和位置,減少側穿、底穿等風險。
根管導板技術的適應癥主要有鈣化根管疏通、牙內陷、根尖外科手術、微創牙髓治療等難度較高的根管治療。
林捷、林珍香等學者通過 3D 打印導板成功治療 1 例冠修復后磨牙的根管治療,目的為了最小限度破壞 17 牙冠修復體而進行的根管治療。
在患者初診拍開口位錐形束 CT 并制取印模,模型掃描并數字化。然后將錐形束 CT 數據與掃描數據配準整合,使用軟件分析、模擬設計及輸出預留孔數據。
根據分析數據制作三維導板,并在導板指引下行開髓、根管預備后根管充填。
使用 3D 打印機對兩個帶預留孔的數據進行三維數字化模型打印制作,打印材料使用的是聚乳酸。
最后,使用熱塑片與自制鈷鉻合金導向套筒制作頰根導板和腭根導板,將腭根導板固定在 17 牙并對其就位進行檢查。
在氧化鋯冠表面準確標記開髓孔的位置和大小,使用金剛砂車針和高速手機將表面氧化鋯層磨出直徑約 1.7mm 小孔,暴露牙本質。使用高速手機和長柄裂鉆在導板指引下開髓。臨床工作中常會遇到有冠部修復體而需進行根管治療的患牙,冠部修復體會造成髓腔進入困難、根管方向難以確定和根管通路不暢等,給治療帶來障礙。
修復體還可能掩蓋天然牙冠的解剖外形,如扭轉、傾斜、伸長,增加側穿、底穿等治療風險,這種情況被歸類在根管治療的較高難度級別。
有別于傳統拆冠的根管治療,通過 3D 導板的使用,對在不拆除冠部修復體的前提下進行復雜根管治療提供了思路,若患者是固定橋或者多顆連冠,拆除后口內大量修復體均需重新制作的病例,更傾向于不拆冠的治療,所以 3D 的輔助技術可以提供更積極的治療可能。
圖為:頰向舌向根管導板的制作成品
綜上所述,3D 打印技術在口腔醫學領域的應用前景仍相當廣闊,各種材料或產品的精度、貼合度、實用性能等均大大提高,使得患者的預后與康復情況更加令人滿意。目前 3D 打印技術的材料選擇有限,加工的工藝也未完全成熟,效率還不能適應全社會大規模生產的需求。但隨著人們廣泛關注和深入研究,相信 3D 打印對于未來口腔醫學的發展將起到重要的作用,成為口腔數字化制造技術的主流。
原創: 史克牙e匯