可打印混合陶瓷——制作单冠修复体的新材料类别（德）

计算机辅助减材制造流程已经达到了非常高的水平，现已成为牙科技工室制作冠修复体和高质量义齿的标准。而采用立体光固化成型（SLA）和数字光处理（DLP）技术的增材制造工艺台式3D打印机，则主要用于模型、印模托盘或导板等辅助工具的加工。与切削（减材）技术相比，3D打印的一个显著优势是节省资源。大多数情况下，铣削形成工件，其所耗材料块远超工件本身，而打印则相反。这既节省了时间，也能减少机器的磨损。然而，到目前为止，只有少数可打印材料被批准能够在口内长期使用。

全瓷，尤其是氧化锆，帮助铣削技术在牙科技工室的修复体制作中取得了突破性的进展。虽然也有可应用于增材制造技术的陶瓷材料，但要在牙科技工室推广还需要一段时间。

目前市场上可用的打印技术，是在室温下通过光聚合使树脂结合在一起。基于这些条件限制，混合陶瓷比全瓷材料更适合于打印技术。这种用于正式冠修复的材料已经上市两年多了（VarseoSmile Crown^plus，BEGO公司，德国）。下文将通过一个病例报告，来展示使用陶瓷填充的混合材料结合3D打印技术制作单冠的整个治疗过程。

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患者，男，74岁，就诊接受例行检查。患者总体的口腔卫生状况良好。他每半年做一次专业洁牙。牙周情况稳定、无异常。他希望能够花很少的费用和精力，来尽可能地保持牙列的稳定与美观。患者35号牙齿上的多面洞在几年前被重新充填过，但现在已显示出明显的磨损。此外，舌侧还有一小块牙体组织崩脱（图1a和b）。

为了稳定牙齿，考虑进行单冠修复。十几年来，这颗牙齿的根管充填物在X线片上虽然显示不完整，但根尖没有明显异常，临床叩诊不敏感。根据法定医疗保险的指导方针，这种情况只有对牙齿做根管再治疗后才能进行冠修复。但是在向患者解释了该治疗的好处、成本和风险后，患者因为没有任何自觉症状和异常而拒绝重新做根管治疗。因此，无法向保险公司申请按比例承担治疗费用。最后，建议其使用由可打印的陶瓷填充混合材料制成的牙冠作为治疗选择。

按氧化锆全瓷冠要求进行牙体预备。由于牙齿近远中（指数）条件很差，因此选择了微创预备设计。同时，预备体边缘一周至少有1 mm的牙体组织，以确保牙冠具有箍效应，但也形成一个明显弧形的预备体边缘。3D打印技术能够接受这种幅度明显的预备体边缘。经过验证的修复体打印流程没有单独的温度处理过程。因此，预计不会产生收缩或烧结相关的应力。一般来说，修复体形状，尤其是内部的几何形状，可以做到绝对的精确适合，而在减材加工中，通过铣刀半径校正来实现这一点则比较困难。

预备后，使用口内扫描仪（Primescan，登士柏西诺德公司，美国）对预备体、周围牙齿和咬合关系进行光学扫描，然后将采集的数据以（标准三角语言）（STL）格式发送到牙科技工室（图2a至c）。牙齿比色后选择D3。

创建技工单后，将STL扫描数据导入Dental Designer（3Shape Dental System 2020，3Shape公司，丹麦）软件内，只需点击几下鼠标即可对虚拟模型进行修剪和细化（图3a和b）。修剪后的虚拟模型可以提高修复体设计时的工作速度。

在下一步，确定预备体边缘和冠修复体的就位道。尽管这些步骤是由软件系统自动执行的，但仍建议手动进行细微的纠正，诸如放大镜功能之类的小工具有助于更准确地确定修复体边缘（图4a和b）。

可以根据加工类型来调整或采用用于修复体适合度的预设参数。在这个病例中，可以省去铣刀半径校正这一步，因为选择了增材制造技术来制作单冠（图5）。

事实证明，CAD软件的人工智能在下一步操作中显示出强大的优势。软件自动设计的牙冠解剖形态近乎完美，并且非常出色地融入剩余牙列中。为了使其个性化特征和形态也完全符合动态功能的要求（图6a和b），软件提供了大量数字化形式的工具，例如各种蜡刀。

虚拟牙冠的STL设计数据被嵌套在打印平台（CAMcreator Print，BEGO公司）上，然后传输至DLP打印机（Varseo XS，BEGO公司）（图7）。

打印耗时34分钟。除这个单冠外，还可以同时制作其他20个单牙修复体。然后对打印件进行后处理。

首先，用可重复使用的乙醇清洗打印冠三分钟，接下来在超声波浴中用新鲜的乙醇再清洗两分钟。通过用乙醇喷洒牙冠去除最后的树脂残留物。然后用高光泽珠（Perlablast^® micro，BEGO公司）仔细喷砂冠表面。

随后，在Otoflash光固化机（BEGO公司）内进行后聚合，闪光2× 1500次（约六分钟）。

去除支撑结构以及机械打磨和抛光都是手动完成的。平均而言，对于单牙修复体来说，这些操作可以在不到五分钟的时间内完成。

预备体扫描后60分钟，冠修复体制作完成，并被戴入患者口内。患者对修复体的美观效果感到满意。冠试戴合适后，用氧化铝喷砂10秒钟（图8）。接下来，对冠的内表面进行硅烷化（Monobond Plus，义获嘉伟瓦登特公司，列支敦士登）处理60秒，并用气枪轻吹干燥（图9）。

在相对干燥的情况下，将通用型自酸粘接剂（Scotchbond^TM SE，3M公司，德国）涂在预备好的牙体上（图10）。然后使用粘接树脂水门汀（RelyX^TM Ultimate，3M公司）将修复体固定在预备体上。清除残留的水门汀，光固化后，再次检查和调整静态和动态咬合（图11a和b）。

通过这个病例报告可以看到，由混合陶瓷制成的3D打印修复体可以为冠修复提供另外一种美观修复可能，并且通过增材制造技术还大大降低了费用支出。这个病例不需要临时牙冠，正式修复体的制作只需要60分钟。因此，在当天就为患者戴入了牙冠。此外，还节省了模型打印的时间。与增材制造相结合，现代的设计软件可以实现高精度的适合性，因此，可打印的混合陶瓷修复体经过必要的精修和抛光后，就可以很容易地适合于预备体。基于这种流程优化，在所描述的病例中，增材制造比减材制造更具经济效益。

目前尚不清楚，用于增材制造技术的混合陶瓷在较长时间内的临床表现如何。迄今为止，只有少数临床前研究可用，磨损行为已经显示出了积极的结果。

通过体外实验和临床观察研究，我们记录了这类新型材料的特性。首批射线显微成像图为我们提供了有关聚合物结构的信息。这里，充填体的大小和分布至关重要。可打印材料在打印前以液体分散体的形式存在。为了实现打印，3D打印材料的填料含量低于可铣削混合陶瓷的填料含量。填料含量的减少反过来又降低了材料的刚度并导致弹性模量下降。

就填料和夹杂物的尺寸和分布的均匀度而言，该新型材料似乎介于可用的混合陶瓷和纳米混合复合材料之间。从宏观上看，可以从中得出关于其表面抛光后具有抗染色和耐久性的结论。

打印的方向也可以通过显微图像来检测。这也可能对打印件的临床行为产生影响。建议以这样的方式嵌套3D打印件，即在咀嚼过程中拉力沿着层而不是跨层作用，以优化打印件的稳定性和强度。这些和其他假设是我们当前研究及未来文献的一部分。

本病例报告表明，增材制造在牙科领域的进一步发展可以实现快速制作美观修复体。由混合陶瓷3D打印制作的修复体可以作为一种修复选择，特别是对于预后不明确或经济条件有限的修复病例。3D打印的混合材料是否以及能以多大程度在长期临床上证明自己，仍然是目前主要的研究方向。

稿源：
本文摘自口腔专业杂志《QUINTESSENZ ZAHNTECHNIK》
2022;48(12):1-8