基于“增-减材”理念的KennedyⅢ类牙列缺损可摘局部义齿数字化设计、制作与适合性的研究
时间：2023-01-17 10:10:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
王琰 于海 高勃 吴江
随着计算机辅助设计和制作技术(CAD/CAM)在口腔修复领域不断深入，口腔修复体、特别是可摘局部义齿(removable partial denture, RPD)，其设计和加工过程越来越呈现出数字化趋势。特别是近年来，选择性激光熔融(selective laser melting, SLM)作为一种全新的先进金属快速制作技术，具有节约材料、可加工精细复杂结构、制作效率高等优点，较数控切削技术具有明显优势。自2006 年文献首次报道了SLM制作钴铬合金RPD支架以来[1]，临床科研工作者已使用SLM技术在可摘局部义齿支架制作领域进行了多次应用研究，结果显示SLM制作RPD支架的加工精度、适合性与传统失蜡铸造方法相差无几[2-4]。虽然SLM制作可摘局部义齿支架具有上述优点，但最终义齿仍需要进行排牙蜡型和装盒充胶等手工过程，最终义齿质量易受到人为因素造成的波动。因此，本研究尝试对RPD进行全新的数字化设计和制作，并对该方法制作的义齿适合性进行研究。
1.1 基牙预备与数字化模型构建
选择标准牙列缺损模型(MIS-HD，日进，苏州)翻制的超硬石膏模型作为基础模型，牙列式为：17、14-27、37-47，分别在17牙近中和14牙远中预备支托凹，26、27牙之间预备间隙卡沟。使用台式光学扫描仪(D810， 3Shape， 丹麦)扫描模型获得为数字化模型，保存为STL格式(图 1)。
1.2 新型可摘局部义齿的数字化设计
将该数字化模型导入设计软件进行可摘局部义齿支架的设计，将传统可摘局部义齿缺牙区网状结构重新设计为光滑平面，添加基牙预备体结构，合并后形成新型可摘局部义齿支架(图 1)，并在此基础上进一步完成数字化牙冠的设计(图 1)。
图 1 数字化模型的构建及新型可摘局部义齿的数字化设计
1.3 数字化制作
使用SLM技术同时制作纯钛RPD支架10 个，加工完成后由同一专业技师行热处理、去支撑、抛光等操作，作为实验组。使用树脂3D打印机制作10 个树脂铸型，常规包埋铸造，完成纯钛可摘局部义齿支架的制作，设为对照组。将15、16牙联冠数据导入齿科数控切削设备(Zenotec S2，威兰德，德国)，完成20 个氧化锆联冠[爱迪特(秦皇岛)科技股份有限公司]的制作，由同一专业技师完成烧结、抛光等处理。
1.4 支架的适合性检测
在支架组织面预先涂覆一层石蜡油，将可扫描硅橡胶轻体注射与实验组和对照组钛金属支架大连接体组织面，再将支架复位于金属模型上，持续加载50 N压力直至轻体完全凝固，用手术刀片仔细去除支架边缘以外的轻体，最后小心取下RPD支架，使轻体薄膜完全粘附于模型上(图 2)。将带有轻体薄膜的模型放入口外光学扫描仪中扫描，保存为STL格式文件，导入Geomagic Qualify 13.0软件，通过余留天然牙与原标准模型配准，裁剪腭板大连接体、基托、支托与间隙卡部分进行3D偏差分析。
图 2 硅橡胶薄膜法测量可摘局部义齿支架适合性
1.5 联冠边缘适合性检测
分别将可扫描硅橡胶轻体注射于实验组和对照组支架的预备体结构上，再将联冠复位于预备体上，持续加载50 N压力直至轻体完全凝固，用手术刀片仔细去除冠边缘以外的轻体，最后小心取下联冠，使轻体薄膜完全粘附于预备体。如1.4方法，扫描裁剪联冠的内冠冠边缘部分与原支架预备体数字化文件配准，进行3D偏差分析。
1.6 统计学处理
采用SPSS 22.0软件对冠边缘独立样本t检验，检验水准为双侧α=0.05。对支架整体适合性、不同组件适合性首先进行Levene方差齐性检验，检验结果显示两组的“整体适合性”及“14支托适合性”方差不齐，因此采用非参数检验，其余各部件的适合性采用单因素方差分析，检验水准为双侧α=0.05。
2.1 可摘局部义齿支架的适合性
由同一经验丰富的技师检查SLM和传统铸造技术制作的RPD支架，支架完全就位于模型，其组织面与模型贴合且手动按压支架，无明显翘动。从3D偏差图可以看出，绝大部分区域偏差主要介于0.10～0.20 mm之间(图 3)。从表1中可以看出，实验组与对照组各部分间的平均偏差无统计学差异(P>0.05)。
图 3 支架组织面间隙3D偏差分析
表 1 2 组支架各部分组织面适合性单因素方差分析
2.2 联冠边缘适合性
由同一经验丰富技师检查牙冠就位于支架预备体的情况，联冠就位良好，冠边缘无明显缝隙，光滑探针划过无明显阻力。从3D偏差图可以看出，冠边缘偏差的绝大部分区偏差主要介于0.10～0.15 mm之间(图 4)。从表 2中可以看出，实验组与对照组间的平均偏差无统计学差异(P>0.05)。
图 4 冠边缘适合性3D偏差分析
表 2 实验组与对照组支架预备体冠边缘适合性单因素方差分析
可摘局部义齿作为牙列缺损最常见的修复方式之一，具有适应证广、价格适中和损伤小的特点，特别是金属支架可摘局部义齿还具有重量轻、强度高等优点，在临床上应用非常广泛。传统的金属支架可摘局部义齿制作方式为蜡型+精密铸造，制作步骤多、耗时长且易出现铸造缺陷。随着数字化技术特别是金属3D打印技术的不断发展，应用金属3D打印技术制作可摘局部义齿支架成为新的选择，相较于传统方法而言，具有高精度、高质量和高效率的特点[4-6]。虽然应用3D打印技术可以直接制作可摘局部义齿金属支架，但是仍需要通过排牙、充胶和装盒等传统流程才能完成可摘局部义齿的制作。因此，如何实现可摘局部义齿制作的全程数字化，一直是口腔医疗工作者探索的方向。
在本研究中，为了实现可摘局部义齿制作的全程数字化，引入了“增-减材”理念对RPD支架进行了全新设计，将传统网状结构部分进行了平滑处理，增加了基牙预备体的结构，并在此基础上设计了联冠。然后分别使用3D打印和数控切削技术制作了钛合金新型可摘局部义齿支架和氧化锆联冠。最后，通过粘接方式，完成新型可摘局部义齿。新方法极大的提高了可摘局部义齿的自动化生产效率、制作质量和稳定性，能更好的满足广大缺牙患者的需求。此外，新型支架缺牙区基台+牙冠的设计，避免了临床上常见的外力作用下塑料基托与金属支架相分离的情况，提高了活动义齿的使用寿命。如果出现联冠松动脱落或破损的情况，新方法也可通过调取数据库、数字化制作联冠，实现义齿的快速修理。
为了进一步验证该方法制作可摘局部义齿的可行性，本研究对新型可摘局部义齿义齿支架与联冠进行了适合性的客观评估。鉴于传统的目测法缺乏客观标准，为此本课题组通过硅橡胶复模法，复制了RPD支架与模型之间的间隙，进而通过3D偏差计算，检测RPD支架整体厚度，可以更加直观、全面的反映RPD支架的适合性。从结果可以看出，传统铸造方法与3D打印技术制作的RPD支架各主要结构的适合性结果均在临床可接受范围内，且无明显统计学差异。这也说明了基于“增-减材”理念进行新型可摘局部义齿的设计与制作达到了令人满意的效果。但RPD支架大连接体和金属基板的适合性不如支托和联合卡环处，可能这是由于这些组件是支架曲率最大的部分，所以此处打印误差较平面组件略大[7]。此外，打磨抛光对于RPD支架适合性也有一定的影响[8]。
综上所述，使用3D打印/数控切削技术制作的新型可摘局部义齿达到了良好适合性。通过在支架缺牙区添加基台的设计，避免了技工室排牙装盒的操作，减少了患者就诊次数及椅旁操作时间，提高了效率和质量，避免了因人为因素造成的误差，将具有良好的应用前景。但其在基托部分由于没有树脂，会对美学造成一定的影响，特别是在前牙区域，如何进一步改进仍是本研究后续关注的重点。
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