盘点3D打印在齿科领域中的应用

众所周知，快速发展的3D打印技术已应用到多个行业，其中在齿科行业的应用是最引人注目的行业之一。据MarketWatch称，预计到2024年，牙科3D打印市场的收入将达到350万美元。3D打印技术与齿科行业是天然匹配的。首先，基于齿科行业里每位患者牙齿特性的差异，生成的三维数据也都不同，而3D打印技术的应用可以做到个性化生产。其次，人类的牙齿结构比较复杂，传统的人工会导致齿科医疗产品的精度出现偏差，导致患者的不适，而3D打印技术满足齿科精准、复杂、量身定做的需求。最后，齿科患者总是希望能够得到快速有效的治疗，传统的加工方式进程缓慢，而3D打印技术能够加速治疗过程的推进。

3D打印技术在齿科修复领域中的应用主要包括种植牙、可摘义齿和矫治器。

1.可摘义齿

传统的义齿加工离不开牙科技师们制作蜡模和铸造牙冠的手工技能，这样的制作方式导致了居高不下的义齿返工率，不仅降低牙科技工所的工作效率，还降低了患者佩戴义齿的舒适度。相比高度依赖人工的传统义齿加工方式，数字化牙科技术以扫描、软件、自动化加工设备替代了大量手工劳动，尤其是3D打印技术的出现，加快了齿科产业从传统的劳动密集型产业向科技型产业的转型。

通过传统手工技术制造义齿金属内冠，首先是根据患者的口腔印模灌注出石膏模型，然后根据石膏模型制作出烤瓷牙的蜡型。接下来进入到金属内冠的失蜡铸造工艺，主要包括铸道安装、包埋、失蜡、铸造四个步骤。最后，经过表面处理、饰面工艺最终完成烤瓷牙的制作。

制造蜡型的蜡在加工过程中容易收缩变形，在接下来的金属内冠铸造工艺中，由于是热加工，金属会产生变形。由于这些因素导致的偏差，将会给佩戴者带来不舒适感。一旦需要返工，则将增加加工成本和患者的椅旁时间。传统的义齿加工过程主要依靠牙科技师个人技能和经验，属于一种劳动密集型工作。

计算机数控（CNC）加工技术让义齿加工进入到了数字化制造技术阶段。使用CNC加工技术制造义齿金属冠没有经过人工制造蜡型和失蜡铸造牙冠的过程，取而代之的是数字化口腔模型扫描、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和自动化的牙冠切削流程。

在这一过程中，控制产品精度的任务将全部交给数字化的扫描、设计和加工设备，人工不需要做过多的判断和考虑。由此，金属牙冠的精度得到保障，让患者拥有一颗高度定制的、舒适的烤瓷牙成为现实。在加工材料方面，CNC 设备除了加工钛、钴铬合金等金属材料之外，还可用于加工氧化锆、玻璃陶瓷等牙科材料。

CNC机床在加工金属牙冠时，需要使用刀具在一块金属坯件上将金属牙冠铣削出来。相比CNC加工，金属3D打印技术在牙冠生产成本和效率上的优势更为突出。目前，包括CNC加工技术和3D打印技术在内的数字化牙科技术正成为义齿加工的主流技术。3D打印蜡模或者用于替代蜡模的3D打印树脂模型也被应用在牙冠的铸造中，这些技术也带有数字化的特点。

2.矫治器

3D打印技术在牙齿矫治器的应用主要为舌侧矫治器和隐形透明矫治器。舌侧矫治器的3D打印技术多为SLM技术，利用SLM技术打印的金属舌侧矫正器，与传统的熔模铸造方法相比，可实现个性化托槽的直接成型，避免空穴、空洞等铸造缺陷。

隐形透明矫治器多为SLA技术、DLP技术。隐形矫治技术是全球最早实现批量化生产的3D打印商品，3D打印技术能够实现不同矫正阶段牙齿模型的批量定制化生产。

在隐形牙套生产商隐适美(invisalign)等全球性企业已经收割了一大片市场的同时，国内也已经涌现出一批专业从事3D打印隐形牙套的应用企业。上海正雅齿科、无锡时代天使等企业来说，3D打印是整个产品工艺流程中重要的一环，他们都已经配备了批量的3D打印设备和相关软件，用于隐形牙套的设计生产。

3D打印也存在一些限制，除了材料的门槛，生产效率其实也是亟待突破的一环。优化软件效率从而提高自动化程度、优化设计从而减少实际打印的难度和成本，是不可忽视的突破点。

3.种植牙

当前口腔机构种植体也就是患者所说的人工牙根，都是统一标准件型号，尺寸相对固定，很难与患者的拔牙窝完全吻合；而且种植手术操作非常复杂，医生需要患者的牙槽骨上打一颗固定假牙用的锥柱状种植体，等过几个月锥柱状种植体固定后，再通过二次手术戴入牙冠，整个治疗周期大约需要6-8个月。

随着3D打印定制化种植牙的应用，医生仅需微创拔牙、植入种植体和牙冠修复等步骤就能完成种植手术。据介绍，基于3D打印技术数据化理念，医生通过CBCT扫描及3D打印技术获得患者牙齿、牙龈和牙槽骨等全部完整数据，重建患者三维颌骨模型，有利于模拟种植手术环境以设计极佳力学种植点。

此外，3D打印定制化种植牙重塑患者原来的牙齿，省去预备植牙孔、植入骨粉等步骤，不仅避免种牙手术造成的反复创伤，同时也大幅缩短治疗周期。由此可见，3D打印技术在口腔医疗领域的应用，不仅提高患者手术过程的舒适度，减少患者的心理负担，同时还能实现微创、精准、快速、即刻戴牙等需求。

3D牙齿种植体除了材料外，最核心的是表面处理技术。目前市场用的产品都是国外的，因为他们的表面技术做得好，然而他们对这项技术保密。因此，中国必须要攻克表面处理这一块。

4.其他应用

齿科模型是口腔正畸治疗的重要参考标准，传统的石膏牙模易老化断裂，且存储不便，同时石膏牙模制作过程效率较低、精度不高。3D打印技术应用于实体牙模的制造，可为患者正畸治疗过程减少了痛苦，也为医生提供了方便，且该方法较于传统制作过程更高效、经济，具有较强的实用价值。

3D打印技术在齿科领域是比较前沿的应用领域，虽然在发展过程中同样也面临着与其他医学一样的问题，但是我们有理由相信3D打印技术正在成为齿科领域的主流技术。

（作者单位：国家增材制造创新中心）