5、3D打印在口腔科的應(yīng)用

 

　　牙齒修復(fù)和治療的成本是牙科診所、實(shí)驗(yàn)室需要考慮重要因素，很多有先見之明的牙科診所、實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)引入數(shù)字化口腔技術(shù)，以提升效率、降低成本。近年來(lái)，以軟件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的牙科修復(fù)變得普及，很多牙科診所、實(shí)驗(yàn)室或?qū)I(yè)義齒生產(chǎn)企業(yè)都引入了3D打印技術(shù)。結(jié)合了3D打印的數(shù)字化口腔技術(shù)為牙科行業(yè)帶來(lái)了精度高、成本低、效率高，以及符合規(guī)范化生產(chǎn)鏈相符的口腔數(shù)據(jù)。

 

　　許多牙科診所或?qū)嶒?yàn)室都有利用3D打印機(jī)來(lái)制造患者牙齒模型。制作模型需要的三維數(shù)據(jù)可以通過(guò)直接掃描口腔來(lái)收集（掃描整個(gè)口腔大約需要2分鐘），或者通過(guò)間接掃描傳統(tǒng)的物理模型的方式來(lái)收集。牙科3D模型可以用作模具并使用傳統(tǒng)方法輔助生產(chǎn)牙冠、假牙等。另一種作用與骨科、腫瘤手術(shù)3D模型類似，即用來(lái)模擬、規(guī)劃手術(shù)過(guò)程，或與患者溝通手術(shù)過(guò)程。

 

　　直接3D打印義齒也已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。Envision TEC公司已經(jīng)有一種打印材料獲得了食品及藥物管理局（FDA）的認(rèn)證，這些3D材料可以直接用來(lái)打印臨時(shí)牙冠。該臨時(shí)牙冠給患者佩戴的時(shí)間甚至可以長(zhǎng)達(dá)5年之久。不少專業(yè)人士預(yù)計(jì)，到2020年以前，大多數(shù)牙醫(yī)都會(huì)逐漸開始使用3D打印的牙冠，從而不需要牙科實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行高度專業(yè)的生產(chǎn)，同時(shí)也滿足了病人對(duì)于牙冠的不同需求。

 

　　此外，通過(guò)3D打印技術(shù)生產(chǎn)的牙齒矯正器也走向應(yīng)用。比起傳統(tǒng)的牙齒矯正器，3D打印透明矯正器不僅隱形、美觀，而且尺寸更適合患者在矯正期間每個(gè)階段的牙齒狀態(tài)。相比傳統(tǒng)方式下需要依靠牙醫(yī)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，這種矯正技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。在國(guó)外ClearCorrect公司已經(jīng)使用Stratasys公司的3D打印設(shè)備和材料生產(chǎn)透明矯正器。國(guó)內(nèi)也有時(shí)代天使這樣的隱形矯正器品牌。

 

　　用3D打印技術(shù)制作金屬材料的牙冠固定橋等修復(fù)體也成為牙科行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)?？傊?，3D 打印將數(shù)字化口腔技術(shù)的效率帶到生產(chǎn)階段。通過(guò)結(jié)合使用口腔掃描、CAD／CAM 設(shè)計(jì)和 3D 打印，牙科實(shí)驗(yàn)室可以準(zhǔn)確、快速的生產(chǎn)牙冠、齒橋、牙科模型、矯正器等一些列的牙科產(chǎn)品。

 

　　在牙科行業(yè)常用到的3D打印技術(shù)主要有：光敏樹脂選擇固化技術(shù)（SLA）、選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）、噴墨打印技術(shù)（Polyjet）、金屬激光燒結(jié)技術(shù)（DMLS），實(shí)質(zhì)上也是SLM技術(shù)。但每種技術(shù)適合加工的牙科產(chǎn)品不同。SLA技術(shù)主要用于牙科手術(shù)導(dǎo)板、臨時(shí)牙冠和牙橋制造，以及失蠟鑄造的樹脂模型。牙冠固定橋等修復(fù)體所采用的材料主要有牙科用金合金、鈦合金、鈷鉻合金和不銹鋼等，這類修復(fù)體對(duì)精度要求很高，且修復(fù)體的形狀比較復(fù)雜。SLM 技術(shù)因具有快速、可直接制造精密的、個(gè)性化的復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)，所以在口腔修復(fù)體制造中有很大優(yōu)勢(shì)。Polyjet技術(shù)在制作牙模、手術(shù)導(dǎo)板、貼面模型、牙齒矯正器、遞送和定位托盤以及各類模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)方面有許多應(yīng)用案例。DMLS技術(shù)工藝原理出自選擇性激光熔化（SLM），Traini T等已采用此技術(shù)直接制造功能梯度鈦材料的多孔牙科植入體。

 

　　不論是三維口腔掃描、CAD設(shè)計(jì)軟件還是用3D打印牙模、牙冠，這些數(shù)字化技術(shù)的意義在于，使醫(yī)生逐漸不必再親自動(dòng)手制作模型、義齒等牙科產(chǎn)品、承擔(dān)牙科技師的工作，而是將更多精力回歸到口腔疾病的診斷及實(shí)施口腔手術(shù)本身。對(duì)于牙科技師而言，雖然遠(yuǎn)在醫(yī)生診室之外，但只要獲得患者的口腔數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)醫(yī)生要求定制出精準(zhǔn)的牙科產(chǎn)品。

 

　　6、生物3D打印

 

　　之前提到使用金屬、塑料等非活體組織材料3D打印的定制化假肢、牙科、骨科植入物、助聽器外殼等醫(yī)療器械都屬于“初級(jí)階梯”。而打印血管、軟骨組織這類單一的活體組織屬于“中級(jí)階梯”。3D打印的人工肝臟、心臟等人工器官則屬于“頂級(jí)階梯”。

 

　　無(wú)論是人造血管、軟骨組織，還是肝臟組織、腎臟組織，其核心是特定類型細(xì)胞的分離（或定向誘導(dǎo)）及大規(guī)模擴(kuò)增。而生物3D打印技術(shù)，在人工組織、器官培養(yǎng)過(guò)程更多承擔(dān)了三維形狀的構(gòu)建，即讓人體細(xì)胞按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的形狀來(lái)生長(zhǎng)。因此人造器官、組織的發(fā)展更大程度上取決于生物技術(shù)的發(fā)展。

 

　　日本京都大學(xué)研發(fā)出促進(jìn)神經(jīng)再生的生物3D打印導(dǎo)管

 

　　日本京都大學(xué)的研究人員使用 來(lái)自Cyfuse Biomedical的Regenova 3D生物打印機(jī)創(chuàng)建管狀導(dǎo)管，可以促進(jìn)受損的神經(jīng)細(xì)胞再生。研究人員在六只老鼠身上使用8mm3D打印導(dǎo)管橋接神經(jīng)中的5mm間隙；對(duì)于其他六只，使用當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的硅管。研究人員發(fā)現(xiàn)，3D生物打印導(dǎo)管有助于促進(jìn)老鼠的神經(jīng)再生，速度比硅膠管更快，這進(jìn)一步表明生物3D打印導(dǎo)管有一天可以用于幫助患者的神經(jīng)損傷恢復(fù)。

 

　　3D打印血管植入動(dòng)物體內(nèi)

 

　　之前，有報(bào)道稱俄羅斯生物科技集團(tuán)3D Bioprinting Solutions已成功將3D打印甲狀腺植入一只老鼠體內(nèi)。2016年底中國(guó)科學(xué)家已成功將3D打印血管植入恒河猴體內(nèi)，這標(biāo)志著在打印血管及其他器官用于人類移植方面邁出了重要的一步。該可3D打印機(jī)打印出約2厘米長(zhǎng)的血管樣本，然后將這些血管植入30只恒河猴的胸腔中。植入一個(gè)月后，人工血管中的干細(xì)胞生長(zhǎng)成天然血管所需的多種細(xì)胞，隨著時(shí)間推移，這些細(xì)胞與恒河猴的原生血管已變得“不可區(qū)分”。