行业应用 | 3D打印技术在牙科领域的应用

时间:2020-05-25



目前,快速发展的3D打印技术已应用到多个行业,其中在齿科行业的应用是最引人注目的。3D打印技术与齿科行业是天然匹配的,其在口腔上的应用也在不断地突破,这些应用的深入实现了个性化定制,优化医疗过程,可减少痛苦。普利生(Prismlab)作为一家专注于3D打印技术研发的公司,在齿科行业早有布局,下面小编就结合普利生(Prismlab)多年来在齿科行业的经验和市场认知,向大家简单介绍下3D打印技术在齿科行业的主要应用。

相对于生物3D打印而言,非生物3D打印的原理相对较为简单,所需材料也相对易得,因此在医疗领域的应用已经比较广泛。而齿科则是非生物3D打印中最有前景的行业之一。

3D打印技术之于牙科优势明显

首先,基于齿科行业里每位患者牙齿特性的差异,生成的三维数据也都不同,而3D打印技术的应用可以做到个性化生产。其次,人类的牙齿结构比较复杂,传统的人工会导致齿科医疗产品的精度出现偏差,导致患者的不适,而3D打印技术满足齿科精准、复杂、量身定做的需求。最后,齿科患者总是希望能够得到快速有效的治疗,传统的加工方式进程缓慢,而3D打印技术能够加速治疗过程的推进。

3D打印技术在齿科行业中的应用主要包括齿科正畸、齿科种植与修复和可摘义齿。齿科是目前最有希望可以规模化应用的3D打印技术的医疗领域。

齿科正畸

3D打印技术在牙齿矫正器的应用主要为舌侧矫正器和隐形透明矫正器。舌侧矫正器的3D打印技术多为SLM(选择性激光熔化)技术,利用SLM技术打印的金属舌侧矫正器,与传统的熔模铸造方法相比,可实现个性化托槽的直接成型,避免空穴、空洞等铸造缺陷。隐形透明矫正器多为SLA(光固化成型)技术、DLP(数字光处理)技术。隐形矫治技术是全球最早实现批量化生产的3D打印商品,3D打印技术能够实现不同矫正阶段牙齿模型的批量定制化生产。      整个隐形矫治器的生产流程大致分为“印模-扫描-3D建模-数字化模拟矫正设计-3D打印牙模-矫治器加工-清洗消毒”几大环节。3D打印在整个流程中,主要承担着批量定制不同矫正阶段牙齿模型的功能。牙齿模型制作后,再利用热塑成型工艺将透明膜片包裹在模型上 ,从而制作出适合患者的隐形矫治器。通过对患者口腔数据的分析,专业人员会结合软件进行排牙设计,例如每次每颗牙齿移动0.2- 0.3毫米,或者扭转3-5度等,从而得到不同矫正阶段的口腔模型数据,再利用3D打印技术一次批量打印出来。      通常一个患者需要更换30-40副左右的隐形矫治器,通过对牙齿持续形成的倾斜力,达到矫正的效果。30-40副隐形矫治器意味着需要打印30-40个矫正牙齿模型,每个模型之间只有非常细小的差别。如果采用传统加工方式,根本无法在短时间内为患者量身定做和批量化生产矫正模型。3D打印作为一种数字化成型技术,能将任何数字化的设计转化为实物,而光固化3D打印技术恰恰满足了个性化和批量生产这两种条件。     隐形矫正是一种数字化医疗,如何实现精确地“数字化”?软件和设备支持缺一不可。和传统矫正方式不一样,隐形矫正有一个数字化转化的过程。无论从成本、精度、效率、稳定性和安全性来看,采用光固化技术的3D打印机都是不二选择。      针对齿科正畸服务商的痛点与需求,作为全球领先的工业级3D打印品牌,普利生(Prismlab)打造了标杆解决方案:云端抓取模型-自动排版、自动收集牙模、超高效率批量后处理系统,可实现24小时不间断生产,大大提高了合作客户的生产效率,极大的降低了牙科矫正服务商的综合成本。

齿科种植与修复

3D打印种植牙可直接形成含牙根的整个牙体,仅需微创拔牙、植入种植体和牙冠修复等步骤,可实现与原有牙槽无缝结合,减少患者痛苦,椅旁治疗周期为一到两个小时,医生操作时间仅半个小时,且费用大幅度降低,有望控制在一万元以内。

在口腔种植领域中,纯钛金属(或合金)因其良好的生物相容性,力学性能和抗腐蚀性能,而得到广泛应用。种植体的材料包括金属种植体、陶瓷类种植体、碳素类种植体、高分子聚合物种植体、复合材料等;牙冠材料包括黄金、钴铬合金、镍铬合金、陶瓷合金等金属材料,以及二氧化锆全瓷、树脂等。种植体和金属牙冠的打印技术多以SLM(选择性激光熔化)为主,牙冠、牙桥铸造模型的打印技术以SLA(光固化成型)、DLP(数字光处理)为主。

可摘义齿

传统的义齿加工离不开牙科技师们制作蜡模和铸造牙冠的手工技能,这样的制作方式导致了居高不下的义齿返工率,不仅降低牙科技工所的工作效率,还降低了患者佩戴义齿的舒适度。相比高度依赖人工的传统义齿加工方式,数字化牙科技术以扫描、软件、自动化加工设备替代了大量手工劳动。

CNC机床在加工金属牙冠时,需要使用刀具在一块金属坯件上将金属牙冠铣削出来。相比CNC加工,金属3D打印技术在牙冠生产成本和效率上的优势更为突出。目前,包括CNC加工技术和3D打印技术在内的数字化牙科技术正成为义齿加工的主流技术。3D打印蜡模或者用于替代蜡模的3D打印树脂模型也被应用在牙冠的铸造中,这些技术也带有数字化的特点。

随着齿科数字化的不断发展,有越来越多的国内企业投身到了这一领域的研究之中,并针对以上应用陆续推出了自己的3D打印设备,RP-400D和RP-600D系列就是上海普利生(Prismlab)针对性推出的两款旗舰级明星产品,其采用了全球独创的SMS(亚像素微扫描)技术,凭借极高的打印效率和精细的打印精度,已经广泛应用于国内外主流牙工所和牙科矫正服务商。      尽管如此,3D打印也存在一些限制,除了材料的门槛,生产效率其实也是亟待突破的一环。优化软件效率从而提高自动化程度、优化设计从而减少实际打印的难度和成本,是不可忽视的突破点。      3D打印技术在齿科行业是比较前沿的应用领域,虽然在发展过程中同样也面临着与其他医学一样的问题,但是我们有理由相信,随着3D打印技术的不断发展,会有越来越多像上海普利生这样、走在3D打印前沿的高新技术企业投入到齿科数字化技术的研究中,3D打印技术正在成为齿科行业的主流技术。

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