3D打印技术在口腔医学技术等领域中的应用
【摘 要】3D打印技术就呈现了众多惊人成果，已广泛应用于汽车、家电、医疗、航空航天和工艺品制造等不同领域。本文从3D打印技术的特点和原理入手，着重研究3D打印技术在口腔医学技术等领域中的应用。
【关鍵词】3D打印技术;口腔医学;应用
【中图分类号】R78 【文献标识码】B 【文章编号】1002-8714(2019)10-00-01
1 3D打印技术
3D打印技术是一种快速成形技术，以数字模型文件作为基础，借助可粘合材料，如粉末状金属或塑料等，选择遥感打印的手段，对物体进行构建和创造的技术，在使用中可分为光固化成型技术、选择性激光烧结技术、熔融沉积成型技术、分层实体制造技术和喷墨打印技术五[1]。因3D打印技术具备节省材料、实现较高的精度和复杂程度、无须利用传统刀具或模具即可将三维CAD图形生成实物、能有效缩短产品研究周期等众多优点，已成为社会、家庭和个人的好帮手。
2 3D打印技术原理
研究表明，3D打印技术的原理是根据计算机的三维模型，将复杂性较高的三维实体模型转变为一定厚度系列片层的二维图像，逐层进行加工和层叠的过程。
2.1数据采集
在进行模型制造的过程中，数据采集是其重要一环。目前，光学扫描、机械式扫描、软件设计和放射性扫描等手段是进行数据采集的常用方式。随着计算机扫描和核磁共振技术的发展和进步，在医学领域中常选择放射学扫描方式来获取数据，加之此类方式的创伤较小、诊断更精确和分辨率更高等优点，是医学中较为理想的数据获取手段[2]。
2.2数据分析
在数据获取成功后，将其批量导入三维重建软件里，如Mimics或Geomagic、Imageware11.0等。通常而言，为保证数据分析的有效性，常选择性能较好的计算机进行处理。随后，读取数据的格式，在设置不同密度组织的阈值后，对所有数据实施分析，从而显现出实物的形态曲面，对三维模型进行重建。资料显示，在三维重建模型中，“碎片”越多，表示重建模型的精细度越高，且图形更加平滑。最后，将三维重建的模型数据格式保存为3D打印机所能识别的特定格式，借助3D打印机将模型清晰打印出来。
3 3D打印技术在口腔医学技术等领域中的应用
3.1口腔修复学
在医学中，3D打印技术应用于口腔修复学较早，可应用于可摘局部义齿金属支架、氧化锆全瓷修复体、金属修复体、修复体蜡型、颌面赝复体以及全口义齿，在种植修复领域主要应用于种植导板及上部修复体的制作。研究表明，现有的口腔修复技术不仅可直接借助激光对纯钛冠进行制造，还可采用3D打印技术和逆向工程技术进行桩核的定制化制作。同时，有文献显示，传统的修复体利用铸造工艺制作，其工序过程繁琐，加工时间长，在制取印模、翻制耐火模型、装盒等过程中，会产生误差，降低修复体精密度，并且易产生粘沙、缩孔、裂纹、冷隔与偏析等铸造缺陷，而3D打印制作的修复体避免了上述可能出现的缺陷，具备力学性能更强、操作简单、快捷，且精度较高等系列优点，能在制作修复体的过程中，节省材料，提高材料的利用率，在一定程度上降低成本。在赝复体的制作过程中，使用3D打印技术可准确逼真的对患者缺损的部位形象进行再现，减轻医师、技师的工作量。当赝复体发生老化时，还可直接调用使用过的指标数据，进行赝复体的再次制作。目前，3D打印技术以优良的精密度和便捷性正逐渐取代传统的修复工艺技术，为口腔修复信息化、数字化，精细化打下了坚实的基础。
3.2口腔种植学
早期对患者进行口腔种植时，须对患者进行粘骨膜瓣切开手术，在观察患者骨组织的实际情况后，才可确定种植体的植入角度和位置，在一定程度上增加了手术风险。在口腔种植中应用3D打印技术，可在手术开展前，即对种植部位的解剖情况实施分析，借助软件分析评估患者种植区域的骨量，对上颌窦和下牙槽神经管等重要结构的详细数据进行测量，并对种植体的种类、性状、大小和植入位置和方向等指标进行分析和设计，统计各类参数。接着，将所收集到的参数利用3D打印机制作种植导板，进一步避免不良情况的发生，增加义齿种植的适用症和有效性。
3.3口腔颌面外科学
遭受颌面部外伤或患有颌面部肿瘤的患者，会发生骨折、骨缺损等严重不良情况。同时，由于颌面部结构较为复杂，在解剖时颇有难度，加之相邻颅脑等重要脏器，医师在治疗期间稍有不慎，则会造成严重不良后果，威胁患者的生命安全。在传统的外科手术中，部分医师常选择二维X光片对患者的颌面部结构进行成像，但是，此类方式无法获取患者精确的解剖信息，为疾病诊断和治疗增加了难度。而3D打印技术的引入，锥形束CT应运而生，通过对患者的颌面部结构进行三维重建，进一步准确分析患者的病情，能有效促进患者颌面部正常解剖形态的恢复，显著提高外科手术的精确性和数字化[3]。
3.4口腔内科学
随着医学技术的进步，三维影像重建技术在根管治疗中被广泛使用。通过观察重建后的影像学图像，对根管形态实施测量和分析，进一步了解根管系统的解剖信息。随后，借助3D打印技术将重建模型进行实体呈现，在口腔内科等术前诊断和手术中，具有较好的应用效果。
3.5口腔正畸学
正畸治疗主要是通过借助矫正装置来调整患者的面部骨骼和延迟，从而恢复患者的口颌正常性。在口腔正畸过程中，照片和石膏模型是对整个治疗过程进行监测记录的主要标准之一。其中，石膏模型可对患者的病情信息进行精确提供，如牙齿规格、位置等。但是，石膏模型在临床应用中会面临诸多挑战和难题，如损坏、断裂等。以数字模型为特性的3D打印技术，能有效解决石膏模型在应用过程中的难题，且能提高数据测量的有效性。同时，根据患者牙齿的实际情况，借助CAD等软件对患者的舌侧托槽进行设计，可显著消除传统舌侧托槽的弊端，吻合度较高，应用价值明显。
4 结语
3D打印技术作为一种先进技术，被誉为第三次产业革命。同时，3D打印过程较为简单快捷，且材料的消耗量显著低于传统方式，能满足口腔医学中的应用需求[4]。在口腔数字化的时代趋势下，对口腔三维成像技术与3D打印技术所打印的冠桥、个性化托槽等进行有效研究，可在口腔医学等领域中实现颠覆式应用，促进口腔医学的数字化发展。
参考文献
[1] 杨慧芳， 赵建江， 王勇. 3D打印技术在口腔医学领域中的应用[J]. 中国医疗设备， 2015， 30(5)：63-65.
[2] 赵冰净， 胡敏. 金属3D打印技术在口腔医学应用前景[J]. 口腔颌面外科杂志， 2015， 25(4)：311-314.
[3] 凡亚强， 张艳， 李美华. 3D打印技术在口腔临床医学中的诊断及应用研究[J]. 中国实验诊断学， 2018， 22(2)：363-365.
[4] 王晓飞， 刘文雅， 林虹. 探究3D打印切模辅助全膝关节置换术的手术护理配合措施及效果[J]. 中国医药指南， 2017， 15(23)：242-243., http://www.100md.com(姜涛)
【关鍵词】3D打印技术;口腔医学;应用
【中图分类号】R78 【文献标识码】B 【文章编号】1002-8714(2019)10-00-01
1 3D打印技术
3D打印技术是一种快速成形技术，以数字模型文件作为基础，借助可粘合材料，如粉末状金属或塑料等，选择遥感打印的手段，对物体进行构建和创造的技术，在使用中可分为光固化成型技术、选择性激光烧结技术、熔融沉积成型技术、分层实体制造技术和喷墨打印技术五[1]。因3D打印技术具备节省材料、实现较高的精度和复杂程度、无须利用传统刀具或模具即可将三维CAD图形生成实物、能有效缩短产品研究周期等众多优点，已成为社会、家庭和个人的好帮手。
2 3D打印技术原理
研究表明，3D打印技术的原理是根据计算机的三维模型，将复杂性较高的三维实体模型转变为一定厚度系列片层的二维图像，逐层进行加工和层叠的过程。
2.1数据采集
在进行模型制造的过程中，数据采集是其重要一环。目前，光学扫描、机械式扫描、软件设计和放射性扫描等手段是进行数据采集的常用方式。随着计算机扫描和核磁共振技术的发展和进步，在医学领域中常选择放射学扫描方式来获取数据，加之此类方式的创伤较小、诊断更精确和分辨率更高等优点，是医学中较为理想的数据获取手段[2]。
2.2数据分析
在数据获取成功后，将其批量导入三维重建软件里，如Mimics或Geomagic、Imageware11.0等。通常而言，为保证数据分析的有效性，常选择性能较好的计算机进行处理。随后，读取数据的格式，在设置不同密度组织的阈值后，对所有数据实施分析，从而显现出实物的形态曲面，对三维模型进行重建。资料显示，在三维重建模型中，“碎片”越多，表示重建模型的精细度越高，且图形更加平滑。最后，将三维重建的模型数据格式保存为3D打印机所能识别的特定格式，借助3D打印机将模型清晰打印出来。
3 3D打印技术在口腔医学技术等领域中的应用
3.1口腔修复学
在医学中，3D打印技术应用于口腔修复学较早，可应用于可摘局部义齿金属支架、氧化锆全瓷修复体、金属修复体、修复体蜡型、颌面赝复体以及全口义齿，在种植修复领域主要应用于种植导板及上部修复体的制作。研究表明，现有的口腔修复技术不仅可直接借助激光对纯钛冠进行制造，还可采用3D打印技术和逆向工程技术进行桩核的定制化制作。同时，有文献显示，传统的修复体利用铸造工艺制作，其工序过程繁琐，加工时间长，在制取印模、翻制耐火模型、装盒等过程中，会产生误差，降低修复体精密度，并且易产生粘沙、缩孔、裂纹、冷隔与偏析等铸造缺陷，而3D打印制作的修复体避免了上述可能出现的缺陷，具备力学性能更强、操作简单、快捷，且精度较高等系列优点，能在制作修复体的过程中，节省材料，提高材料的利用率，在一定程度上降低成本。在赝复体的制作过程中，使用3D打印技术可准确逼真的对患者缺损的部位形象进行再现，减轻医师、技师的工作量。当赝复体发生老化时，还可直接调用使用过的指标数据，进行赝复体的再次制作。目前，3D打印技术以优良的精密度和便捷性正逐渐取代传统的修复工艺技术，为口腔修复信息化、数字化，精细化打下了坚实的基础。
3.2口腔种植学
早期对患者进行口腔种植时，须对患者进行粘骨膜瓣切开手术，在观察患者骨组织的实际情况后，才可确定种植体的植入角度和位置，在一定程度上增加了手术风险。在口腔种植中应用3D打印技术，可在手术开展前，即对种植部位的解剖情况实施分析，借助软件分析评估患者种植区域的骨量，对上颌窦和下牙槽神经管等重要结构的详细数据进行测量，并对种植体的种类、性状、大小和植入位置和方向等指标进行分析和设计，统计各类参数。接着，将所收集到的参数利用3D打印机制作种植导板，进一步避免不良情况的发生，增加义齿种植的适用症和有效性。
3.3口腔颌面外科学
遭受颌面部外伤或患有颌面部肿瘤的患者，会发生骨折、骨缺损等严重不良情况。同时，由于颌面部结构较为复杂，在解剖时颇有难度，加之相邻颅脑等重要脏器，医师在治疗期间稍有不慎，则会造成严重不良后果，威胁患者的生命安全。在传统的外科手术中，部分医师常选择二维X光片对患者的颌面部结构进行成像，但是，此类方式无法获取患者精确的解剖信息，为疾病诊断和治疗增加了难度。而3D打印技术的引入，锥形束CT应运而生，通过对患者的颌面部结构进行三维重建，进一步准确分析患者的病情，能有效促进患者颌面部正常解剖形态的恢复，显著提高外科手术的精确性和数字化[3]。
3.4口腔内科学
随着医学技术的进步，三维影像重建技术在根管治疗中被广泛使用。通过观察重建后的影像学图像，对根管形态实施测量和分析，进一步了解根管系统的解剖信息。随后，借助3D打印技术将重建模型进行实体呈现，在口腔内科等术前诊断和手术中，具有较好的应用效果。
3.5口腔正畸学
正畸治疗主要是通过借助矫正装置来调整患者的面部骨骼和延迟，从而恢复患者的口颌正常性。在口腔正畸过程中，照片和石膏模型是对整个治疗过程进行监测记录的主要标准之一。其中，石膏模型可对患者的病情信息进行精确提供，如牙齿规格、位置等。但是，石膏模型在临床应用中会面临诸多挑战和难题，如损坏、断裂等。以数字模型为特性的3D打印技术，能有效解决石膏模型在应用过程中的难题，且能提高数据测量的有效性。同时，根据患者牙齿的实际情况，借助CAD等软件对患者的舌侧托槽进行设计，可显著消除传统舌侧托槽的弊端，吻合度较高，应用价值明显。
4 结语
3D打印技术作为一种先进技术，被誉为第三次产业革命。同时，3D打印过程较为简单快捷，且材料的消耗量显著低于传统方式，能满足口腔医学中的应用需求[4]。在口腔数字化的时代趋势下，对口腔三维成像技术与3D打印技术所打印的冠桥、个性化托槽等进行有效研究，可在口腔医学等领域中实现颠覆式应用，促进口腔医学的数字化发展。
参考文献
[1] 杨慧芳， 赵建江， 王勇. 3D打印技术在口腔医学领域中的应用[J]. 中国医疗设备， 2015， 30(5)：63-65.
[2] 赵冰净， 胡敏. 金属3D打印技术在口腔医学应用前景[J]. 口腔颌面外科杂志， 2015， 25(4)：311-314.
[3] 凡亚强， 张艳， 李美华. 3D打印技术在口腔临床医学中的诊断及应用研究[J]. 中国实验诊断学， 2018， 22(2)：363-365.
[4] 王晓飞， 刘文雅， 林虹. 探究3D打印切模辅助全膝关节置换术的手术护理配合措施及效果[J]. 中国医药指南， 2017， 15(23)：242-243., http://www.100md.com(姜涛)