牙周美学口腔3D打印技术应用

口腔小丸子
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2019年12月26日16:04:53218

随着科技的进步,3D打印技术在口腔科手术中的应用越来越广泛。一项回顾性研究表明,在世界范围内,我国报道的应用3D打印技术辅助口腔科手术的病例数位居首位,使用最多的是3D打印模型和3D打印手术导板。3D打印技术,又称“增材制造技术”,颠覆了传统机械加工的“减材制造”概念,是在计算机三维虚拟模型的指导下,基于离散、堆积原理,将3D模型分成一定厚度的切片,通过材料在上行(下行)平台上的固化或黏结来实现制造的技术。3D打印可实现传统工艺难以加工的复杂结构的制造,且具有个性化、精准化、远程化等优点,特别适合在口腔医学领域应用。

通常,3D打印的程序可分为数据采集、数据加工和3D打印三步骤,即利用软件设计或扫描获取三维数据,再将三维数据导入三维重建软件,通过高性能计算机处理得到精细的三维重建模型,在利用不同的3D打印技术制作实体模型。根据制造方法不同,在口腔医学领域应用的3D打印技术可分为光固化成型(stereo lithography,SLG)、数码光雕(digital light processing,DLP)、多喷建模成型(multi-jet modelling,MJM)、石膏材料3D打印成型(plaster-based 3D printing,PBP)和选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)等。

在牙周美学领域,3D打印具有很好的应用前景。与传统的石膏模型等相比,3D打印模型具有独特的优点,例如可以更精确地反映内部解剖结构,用不同颜色、纹理、透明度区别不同的组织器官,还可以消毒灭菌,更适合临床使用。3D打印模型可以辅助医患沟通,作为病例记录留档,指导技师工作,此外,还可作为医学生和临床医生学习理论知识、进行实际操作练习的教具。3D打印手术导板可简化手术步骤,减少手术创伤,提高手术精确性,缩短手术时间,提高患者的舒适性,促进术者手术技能的提高。在前牙美学区牙周治疗中,可通过口内和面部三维扫描获取牙列和面部三维数据并进行匹配,计算机辅助美学设计,利用3D打印技术制造术前诊断模型,并打印手术导板指导手术(图2)。一项临床追踪报道显示,通过数字化美学分析和设计,3D打印手术导板指导手术,可显著提高医生、患者、技师相互间的沟通效率,获得满意的治疗效果,体现多学科联合治疗复杂前牙美学诊疗的优势。对于未穿破骨皮质的根尖周病变手术治疗,CBCT结合3D打印手术导板可以让医生在术中更加准确地定位病灶,从而减少不必要的手术创伤,实现微创治疗

前牙美学区牙周软硬组织缺陷是导致患者就诊的最常见原因之一,软硬组织的再生一直是困扰临床医生的难题。传统的组织工程技术难以精确控制种子细胞在支架材料中的密度和分布,且支架材料的外观结构也无法与缺损部位的解剖结构完全吻合。2003年,Mironov等基于生物自组装原理,提出“细胞打印”的设想。细胞打印技术以细胞、生长因子和支架为打印材料,在数码蓝图的指引下将三者结合在一起形成一个完整的具有生物学功能的整体结构。细胞打印被认为是组织工程中最有潜力的技术。有学者以牙周膜干细胞为种子细胞,以聚己内酯为支架材料,利用3D打印技术,将牙周膜干细胞打印至聚己内酯打印体上,制造出种子细胞生长良好的3D打印细胞支架材料的复合材料。未来,3D打印的研究方向应该是寻找更优的3D打印技术,探索合适的支架材料种类、排列方式、孔隙率等,同时将CBCT扫描技术和3D扫描技术与细胞打印结合,设计与牙周软硬组织缺损部位解剖结构更加匹配的软硬组织再生材料,应该可获得更好的手术治疗效果。