3D打印技术在口腔正畸学中的应用进展
3d打印未来发展方向
摘要
3D打印是一种快速成型技术，通过3D打印设备对三维数据模型进行成型，所使用原材料为医用材料。随着数字化技术、口腔正畸学的快速发展，结合3D打印技术的成型精度高、制件周期短、可应对各种复杂结构的优点,在口腔正畸学中快速应用。3D打印技术逐渐应用到口腔领域，尤其正畸学涉及到3D打印技术更为广泛。面对国内外的研究现状综述进行分析,分析不足并指出了未来在口腔正畸过程中可应用3D打印技术的研究方向。
关键词：3D打印、口腔正畸学、数字化技术
引言
近年来，随着3D打印技术的发展，各行各业逐渐出现它的身影。在口腔医疗应用中，很多牙科产品应用到3D打印技术，推动了口腔隐形正畸数字化趋势的发展。3D打印技术是将设计的三维数据通过3D打印设备对材料进行层层叠加从而形成实物零件的技术名为3D 打印技术，相对于传统加工技术来说属于增材制造技术。早些年3D打印技术已应用到各大领域，例
如航天、建筑、机械等多个领域，尤其是在医学领域有着至关重要的作用。3D打印技术在医疗领域的应用主要是集数字技术、材料技术、计算机技术等多学科为一体，在口腔正畸学方面有着更为广阔的发展前景。
1 口腔正畸学
我国牙齿畸形人占比较高，达72%（约10亿人），但实际比例却较小，仅占全部牙齿畸形人的15.4%（约1.54亿）。随着我国人民基础需求不断得到满足，人们对牙齿美观的重视程度上升，将越来越多的患者开始实施正畸的手段进行矫正牙齿的排列关系。因此正畸产品的加工生产需求量比较大并且个性化要求较高，因此3D打印技术来产品的加工。由于牙齿存在的错颌现象，正畸学技术针对此病症有着极为重要的作用。从传统的金属矫正发展到如今被普遍患者接受的隐形矫正，而隐形矫治器的发展与3D打印技术有着密不可分的联系，通过对设计好的模型通过树脂打印设备进行成型，随着3D打印技术的快速发展有利于隐形矫治器的进步，不论是成型精度还是效率成本都有显著成效。可以说 3D 打印技术在一定程度上推动隐形矫治技术的发展。
1.1 3D 打印牙齿模型
在口腔正畸过程中，之前使用的石膏模型有一些弊端。石膏模型对空气湿度有着严格的要求，不达标的话会降低刚度，导致模型失效无法正常使用。随着3D打印技术的发展，直接打印树脂模型，在精度和强度均高于石膏模型，从而提高了产品的精度。在口腔正畸中，数字化模型快速发展一定程度上推动着正畸学的发展，促使正畸水平精准化不断提升，在未来数字化模型将会是趋势，其中隐形矫治器最为典型。3D打印技术在口腔领域的应用逐渐成熟，隐形矫治器设备成本、生产成本有所降低。在客户体不断扩大、以及成本下降的背景下，隐形矫治器市场需求增加，推动着隐形牙套行业快速发展。截止2020年隐形正畸的市场份额仅为整个正畸市场的15%左右，但其市场需求正在日益升高，据相关行业研报判断，未来四年这个领域将以每年12%的增长率快速扩张。这样对3D打印的模型精度以及效率都有了更高的要求。3D打印技术的成熟为隐形牙套提供了精密牙模原型，是后续热压成型、制作隐形矫治器的基础工序。目前有全自动3D打印设备专注正畸模型的打印，通过云端3D打印、智能排产、辅助数据模型修复、设备远程监控、设备健康管理、生产数据分析、服务全流程标准化，在帮助企业提升实际生产效率的同时，减少对生产人员的依赖，实现对生产流程的精细化管理。依据仿生学原理的机械结构，推出自动铲件功能，提高高可靠性、高稳定性、易维护性。实现自动回收树脂原材料，实现树脂的二次回收利用。
1.2 3D打印矫治托槽
由于传统金属托槽进入市场较早市场占有率有一定的份额，但是对患者的身体运动、语言发音等方面有影响，并且在中粘结不稳定，贴附程度不高，多重原因使得该产品发展受限。金属托槽结构复杂，传统加工需要磨具，这样增加了成本，而且后期也不利于经常改动结构设计，给后期创新带来众多不便。随着3D打印技术的出现，一定程度上解决了上述存在的问题。通过选择性激光熔覆技术与计算机辅助设计相结合，打印出个性化的矫治托槽，在吻合度方面得到大幅度提升，并且粘结剂使用量有所减少，对牙龈损伤较小，给患者较好的体验感。随着 3D打印技术的完善，在成本和效率上也会有改善，从而达到量产的规模。
1.3 3D 打印个性化钛板
儿童在发育阶段，由于不良的口腔习惯会导致颌骨发育不佳，引起骨性错颌，而目前采用牵引方法，但是由于牵引方法主要在牙齿上，对颌骨的改善作用还是有点轻微，导致牙齿移动不齐。因此随着3D打印技术的发展，利用CBCT数据进行设计个性化钛板，利用3D打印设备进行成型，将成品用于固定在颌骨上起到骨性，实现骨性前方牵引，达到正常的覆颌覆盖，恢复正常咬合功能及牙齿中线。
1.4 3D 打印正畸导板
在正畸中椅旁时间也被一些学者关注到，从而开发一些产品来用于辅助正畸。例如粘接正畸托槽、正畸支抗钉所用的导板，通过3D打印技术对设计出的模型进行打印，提高贴合程度，缩短手术时间。通过软件对CBCT数据进行骨进行重建，并对骨量进行分析，通过3D打印技术直接制作正畸导板，从而对深度、方向等进行精确控制。
2 隐形矫治器
正畸行业是口腔领域中数字化应用的前沿阵地，目前，正向全面数字化流程方向转变和推动。随着人们生活水平的提升，人们对美及舒适度的追求也越来越高，与此同时无托槽隐形矫正技术及矫正器应运而生。计算机和软件的发展促进了隐形矫正系统的不断开发和升级，给患者带来了舒适和美感的正畸体验。无托槽隐形矫治技术的消费者人呈直线式增长，隐形矫正市场迎来快速增长期，行业发展前景较好，未来隐形矫正市场或将出现爆发性增长。口腔隐形矫治20年的发展史完全建立在3D技术基础之上。3D打印技术的成熟为隐形牙套提供了精密牙模原型，让隐形牙套有了可靠的技术保障。
凭借美观、舒适等优点被医生和患者认可，隐形矫治器的发展与3D打印技术的进步有着密不可分的关系。主要生产流程为扫描得到的口腔数字模型，然后通过软件对其进行正畸排牙，之后3D打印母模并进行热压模成型，最后进行裁剪打磨。3D打印技术的发展可以实现高精度模型的生成，有透明美观、自由摘戴、佩戴舒适等优势。可以有效优化补偿效率，使矫治力得到更充分的表达，实现牙齿移动效率的明显提升。使得牙齿移动更精确，从而实现精准。随着材料学、计算机科学、3D打印设备工艺的发展，可以通过软件设计好隐形矫治器，利用3D打印设备直接打印生产，患者可以立即佩戴，减少椅旁时间及患者等待周期，为以后发展数字化医疗奠定基础。
总结
综上所述，随着多学科技术的快速发展，3D打印技术在口腔正畸过程中发挥着重要作用。不仅可以缩短周期，还可以达到精确的目的，提高患者的舒适度及满意度，深受患者的喜爱。但是3D打印技术在有些方面还需发展进步：①不同的打印材料会导致表面精度。②3D打印成本太高，影响患者消费。因此还需对3D打印技术研究，促使质量和效率的提升，从而推动口腔正畸水平的提升。
参考文献
[1]王苏平。3D打印技术在口腔正畸中的应用进展[J]。保健。健康指导。
[2]陈鑫林,孙静,张昀，薛文军。3D打印技术在口腔正畸中的应用现状[J]。医学美学美容,2019,28(16)。
作者简介：李宁1993.08.男河北省张家口市 汉族 硕士研究生 一般工作人员 北京市春立正达医疗器械股份有限公司 研究方向:医疗器械

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