3D 打印技术在构建下颌种植覆盖义齿中的优势与挑战:力分布与磨损特性研究

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:BMC Oral Health 2.6

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  在口腔修复领域,传统全口义齿存在诸多问题,如在牙槽嵴吸收患者中稳定性差等。研究人员对比传统热聚合与 3D 打印技术构建下颌种植覆盖义齿,发现 3D 打印义齿力分布更优,但耐磨性欠佳。这为口腔修复技术发展提供参考。

  在口腔医学的舞台上,牙齿缺失一直是困扰众多患者的难题。传统的全口义齿曾经是无牙颌患者的希望之光,它能在一定程度上恢复患者的外貌、帮助正常说话以及进行咀嚼等口腔功能,极大地提升了患者的日常生活质量。然而,随着时间的推移和临床实践的增多,传统全口义齿的弊端逐渐显现出来。对于那些牙槽嵴严重吸收的患者,佩戴传统全口义齿后,经常会出现咬合力不足、咀嚼困难的情况,而且义齿的稳定性和固位性较差,容易松动,这不仅影响面部美观,还会让患者感到十分不适。同时,传统义齿在材料和制作工艺方面也存在问题,比如尺寸稳定性差、容易变色,义齿基托与支持组织之间的贴合度也不理想,义齿内部增加的孔隙不仅影响美观,还会降低其机械性能 ,并且制作过程繁琐,需要复杂的临床和实验室操作。
在这样的背景下,种植覆盖义齿逐渐走进人们的视野,尤其是 2 - 种植体支持的下颌覆盖义齿,已被认为是无牙颌下颌患者的标准治疗方案。它能有效减少牙槽嵴的骨量丢失,提供更好的固位和稳定性,让患者在咀嚼时更加舒适,满意度也更高。与此同时,数字化制造牙科技术蓬勃发展,其中 3D 打印技术在义齿制作领域展现出巨大潜力。与传统的减法制造(铣削)技术相比,3D 打印技术(增材制造)具有诸多优势,如制作过程更快、成本更低、材料浪费更少,而且数字义齿所需的实验室就诊次数也更少,通常只需两次就诊就能完成制作,其基托贴合度更精准,固位性也更好 。但 3D 打印义齿也并非完美无缺,其材料的机械和物理性能相较于铣削材料仍有差距,义齿的耐磨性和咬合力分布情况等也有待进一步研究。

为了深入探究这些问题,来自曼苏拉大学牙科学院修复科(Prosthodontics Department, Faculty of Dentistry, Mansoura University)的研究人员 Abd Elsalam Awad Ali、Ahmed Habib 和 Mohamed Shady 等开展了一项研究。他们旨在评估两种不同的构建技术(传统技术和 3D 打印技术)制作的两种种植体支持的下颌全口覆盖义齿,通过 3D 数字分析评估咬合面的机械磨损情况,利用数字咬合分析系统(Occlusense)评估咬合力分布情况。

研究人员选取了 20 名完全无牙颌患者参与研究。这些患者均来自曼苏拉大学牙科学院修复科,在充分了解研究目的、手术及修复治疗过程后,签署了书面知情同意书。研究人员根据纳入和排除标准筛选患者,确保样本的同质性。之后,患者在局部麻醉和抗生素预防下接受种植体植入手术,在下颌尖牙区植入两个种植体,并安装定位器附着体用于固定覆盖义齿。

待种植体完成骨整合后,患者被随机分为两组。一组佩戴传统热聚合制作的下颌种植覆盖义齿(传统组),另一组佩戴 3D 打印制作的下颌种植覆盖义齿(3D 打印组)。在义齿制作过程中,传统组按照常规的义齿制作流程进行,而 3D 打印组则借助先进的数字化技术,通过扫描、设计、打印等一系列精确的步骤完成义齿制作,并且在打印完成后还进行了后处理(固化和上釉)以提高义齿的机械和美学性能。

研究人员采用了两种关键技术方法来评估义齿性能。一是使用 3D 数字分析技术,通过在义齿插入时(T0)和插入 12 个月后(T12),用口腔内扫描仪(Medit i700)扫描上下颌义齿,创建 3D 虚拟义齿并保存为 STL 文件,然后用 Medit Link 应用程序将不同时期的文件进行叠加,选取咬合面上的特定点进行评估,以此来确定义齿咬合面的磨损情况;二是利用 Occlusense 系统,在 T0 和 T12 两个时间点,让患者咬住传感器,记录咬合力数据,并通过无线传输至 iPad 应用程序进行分析,从而评估咬合力分布情况。

研究结果令人瞩目。在咬合面磨损方面,12 个月后(T12),3D 打印组的咬合面磨损值显著高于传统组,在切牙、前磨牙和磨牙区域均呈现出明显差异(p≤0.05) 。这表明 3D 打印义齿在耐磨性方面确实存在不足,可能是由于 3D 打印树脂材料的硬度低于传统热聚合材料。而在咬合力分布上,插入义齿时(T0),两组之间无显著差异,但 12 个月后(T12),3D 打印组的咬合力分布明显优于传统组(p≤0.05),尽管两组在切牙、前磨牙和磨牙之间的咬合力分布仍不均匀,但 3D 打印组相对更均匀。此外,随着时间推移,两组的咬合力分布均发生了显著变化(p≤0.05) 。

研究结论和讨论部分指出,3D 打印技术制作的种植覆盖义齿在咬合力分布方面展现出良好的前景,有助于实现咬合平衡,这为口腔修复提供了新的思路和方法。然而,在耐磨性方面,3D 打印义齿还有很大的提升空间,需要进一步改进材料性能。研究人员认为,3D 打印材料的低硬度、低弹性模量等机械性能特点,导致了其在耐磨性和咬合力分布表现上的差异。虽然目前 3D 打印义齿存在一些不足,但通过添加不同的添加剂,如 ZrO?、银 - 二氧化钛纳米填料、纤维素纳米晶体和银纳米颗粒等,有望改善其材料性能。同时,研究也存在一定局限性,如样本量较小(n = 20),可能限制研究结果的普遍适用性;评估期较短,无法获取长期效果数据。后续研究需要扩大样本量、延长评估时间,并进一步研究 3D 打印义齿与传统热固化义齿的其他机械特性差异。

总的来说,这项发表在《BMC Oral Health》上的研究,为口腔修复领域提供了宝贵的参考。它让人们更加全面地了解 3D 打印技术在构建下颌种植覆盖义齿中的优势与挑战,为未来进一步优化义齿制作技术、提高口腔修复质量指明了方向,推动口腔医学领域不断向前发展。

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