口腔修復(fù)中3D打印鈷鉻合金的應(yīng)用綜述,口腔論文

口腔修復(fù)中3D打印鈷鉻合金的應(yīng)用綜述,口腔論文內(nèi)容摘要：總結(jié)了3D打印鈷鉻合金技術(shù)特點和現(xiàn)在狀況,比照了3D打印鈷鉻合金與鑄造鈷鉻合金的性能差異,分析了3D打印鈷鉻合金生物相容性研究現(xiàn)在狀況,最后討論了3D打印鈷鉻合金在口腔修復(fù)領(lǐng)域面臨的問題和發(fā)展方向。本文關(guān)鍵詞語：3D打印;鈷鉻合金;口腔修復(fù);3DprintingCo-CralloyintheapplicationofprosthodonticsCAIHai-jiaoLIAOZanZHANGAi-fangZHANGBao-xiangWANGZhen-guoCHENGuiYUANZhi-shanLIJun-taoGRIMEDMedical(Beijing)Co.,Ltd.YangquanStomatologicalHospitalofShanxiProvinceBeijingChunlizhengdaMedicalInstrumentsCo.,Ltd.Abstract：Technicalcharacteristicsandcurrentstatusof3DprintingCo-Cralloyweresummarized,theperformancedifferencebetween3DprintingandcastCo-Cralloywerecompared,theresearchstatusof3DprintingCo-Cralloybiocompatibilitywasanalyzed,andfinallytheproblemsanddevelopmentdirectionsof3DprintingCo-Cralloyinthefieldofprostheticswerediscussed.鑄錠冶金法制備的醫(yī)用金屬材料是應(yīng)用最早的醫(yī)用材料之一,它具有優(yōu)良的力學性能,易加工性,可靠性以及較低的成本,其制成的醫(yī)療器件具有很好的治療、修復(fù)、替代人體組織和器官功能的作用,是當前全世界應(yīng)用最多,最廣泛的醫(yī)用材料[1]。早在20世紀90年代,就有關(guān)于鈷鉻合金應(yīng)用于骨科植入物的相關(guān)報道[2]。鈷鉻合金由于其生物相容性良好,耐疲憊性強、機械強度高,被用于各種醫(yī)療器械的制作,臨床應(yīng)用廣泛,并成為中國當前應(yīng)用最廣的口腔用合金材料之一[3,24,25]。當前,常用的鈷鉻合金齒科部件的加工方式為鑄造法和CNC加工。鑄造法加工經(jīng)過存在加工周期長、工藝繁瑣、鑄件性能不理想、鑄件內(nèi)有氣孔和外表粗糙等問題[4]。CNC同樣存在加工速度慢,材料利用率低等問題。近年來,隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)個性化、精準化制作的3D打印技術(shù)(增材制造技術(shù))得到了口腔修復(fù)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。13D打印與鑄造鈷鉻合金性能比照相比于傳統(tǒng)加工工藝,3D打印技術(shù)能夠簡化義齒加工工藝流程,使用軟件建立牙齒模型后即可打印出義齒(見圖1、圖2),實現(xiàn)快速、精準、經(jīng)濟、高效地制作經(jīng)過,主要可用于金屬內(nèi)冠、全冠,可摘局部義齒支架,全口義齒基托等修復(fù)體的制作。本文概述了3D打印鈷鉻合金在口腔修復(fù)領(lǐng)域的研究現(xiàn)在狀況和面臨的問題,并對其應(yīng)用進行了瞻望。圖1軟件建立牙齒模型圖23D打印鈷鉻合金義齒3D打印是以激光或電子束為熱源,在密閉空間和惰性氣體保衛(wèi)下將粉末材料熔化后層層疊加構(gòu)造制品。與鑄造鈷鉻合金相比,3D打印材料的微觀形態(tài)(如組織構(gòu)造、晶粒大小)和具體表現(xiàn)出出的材料性能可能不同。針對以上問題,國內(nèi)外學者已經(jīng)做了大量研究,證明在適宜的工藝參數(shù)下,3D打印鈷鉻合金制品的多項性能優(yōu)于鑄造態(tài)或與其相當。TakaichiA等[5]討論了SLM成形經(jīng)過中工藝參數(shù)對鈷鉻合金組織構(gòu)造及拉伸性能的影響,結(jié)果表示清楚,成形試樣的抗拉強度、委屈服從強度、伸長率等性能均優(yōu)于鑄造件。SchwindlingFS等[6]將SLM成形的CoCr合金與鑄造態(tài)鈷鉻合金比照,發(fā)如今一樣周期的咀嚼模擬環(huán)境下磨損量較低,具有更好的耐磨性能。Andreas等[7]發(fā)現(xiàn)用SLM技術(shù)制造的修復(fù)體具有良好的外表性能同時避免了傳統(tǒng)鑄造修復(fù)體易出現(xiàn)氣孔和鑄造缺陷的缺點。李小宇等[8]研究發(fā)現(xiàn),標準3D打印鈷鉻合金試件的耐蝕性及TS、BS的穩(wěn)定性較鑄造鈷鉻合金更優(yōu),VHN的穩(wěn)定性與鑄造鈷鉻合金相當,講明3D打印鈷鉻合金在口腔環(huán)境里能保持力學性能的穩(wěn)定知足臨床應(yīng)用。劉爽[9]通太多項試驗研究發(fā)現(xiàn),3D打印鈷鉻合金硬度和耐腐蝕性均優(yōu)于進口和國產(chǎn)鑄造鈷鉻合金。李國強等[10]進行的試驗表示清楚,3D打印鈷鉻合金金瓷結(jié)合力明顯優(yōu)于鑄造鈷鉻合金烤瓷金屬基底冠;另一研究發(fā)現(xiàn)激光熔覆技術(shù)制作鈷鉻金屬基底冠的金瓷結(jié)合力優(yōu)于傳統(tǒng)鑄造法鈷鉻合金基底冠的金瓷結(jié)合力[11]。在烤瓷冠橋方面,有研究發(fā)現(xiàn),運用3D打印方式方法制作的鈷鉻合金烤瓷內(nèi)冠其邊緣密合性與傳統(tǒng)鑄造工藝類似[12],金-瓷結(jié)合結(jié)合能力與傳統(tǒng)工藝相當[13]。這些成果均講明了利用3D打印技術(shù)制作金屬材料修復(fù)體能有效提高修復(fù)體多項性能,操作簡便,合適應(yīng)用于臨床。23D打印鈷鉻合金生物相容性研究利用3D打印技術(shù)加工鈷鉻合金,在加工經(jīng)過中并未帶入有毒成分和產(chǎn)生毒性物質(zhì),因而不會影響材料的生物安全性和生物相容性。XIN等[14]將SLM打印的鈷鉻合金材料在人工唾液中放置7天后比同條件下的鑄造鈷鉻合金釋放出較少的鈷離子和鉬離子,具有更良好的生物相容性;并用細胞生長試驗證明了3D打印金屬材料比鑄造金屬材料具有愈加優(yōu)越的生物安全性及生物相容性。劉爽[9]通過細胞毒試驗和細胞凋亡試驗,以為3D打印鈷鉻合金對小鼠成纖維細胞L-929的生物相容性優(yōu)于進口鑄造鈷鉻合金、國產(chǎn)鑄造鈷鉻合金。田甜等[3]通過溶血試驗、短期全身毒性試驗、細胞毒性試驗、口腔黏膜刺激試驗對LRFCo-Cr合金進行生物安全性評價,初步以為激光快速成形鈷鉻合金具有良好的生物安全性。同時,也有關(guān)于鈷鉻合金離子析出方面的報道。研究發(fā)現(xiàn),使用含鈷鉻合金假體的全髖關(guān)節(jié)置換患者,其血液中的鈷離子和鉻離子水平增高,術(shù)后出現(xiàn)一系列神經(jīng)異常感覺和狀態(tài),臨床上應(yīng)該慎用[15]。陳志紅[16]對5種牙科合金進行彗星試驗和體外試驗,檢測未見口腔粘膜細胞有明顯的遺傳損傷,但發(fā)現(xiàn)鈷鉻合金細胞毒性相比其他合金有明顯差異,初步分析以為這些差異與合金中析出的離子濃度有關(guān)。以上研究表示清楚,鈷鉻合金長期植入人體后,會釋放鉻離子等金屬離子,具有潛在的細胞毒性、致癌性和過敏反響。因而,3D打印鈷鉻合金在臨床應(yīng)用前的研究經(jīng)過中仍要關(guān)注離子析出對周圍組織和人體產(chǎn)生的影響。33D打印鈷鉻合金臨床應(yīng)用3D打印鈷鉻合金在口腔修復(fù)領(lǐng)域的臨床應(yīng)用報道較少,主要集中在義齒冠和支架制作兩方面。有學者利用3D打印技術(shù)直接制作可摘局部義齒的鈷鉻合金支架,隨訪顯示患者對其臨床效果較為滿意[17]。黃麗娟等[18]通過3D打印技術(shù)制作10件鈷鉻合金可摘局部義齒支架,并在患者口內(nèi)試戴,結(jié)果制作完成的修復(fù)體外觀完好,大部分義齒就位順利,有5件義齒就位時稍困難,局部調(diào)磨后順利就位,義齒就位后無翹動,卡環(huán)、牙合支托與基牙密合,金屬連接體與軟組織貼合度良好。李靖敏等[19]用3D打印鈷鉻合金烤瓷冠和傳統(tǒng)鑄造鈷鉻合金烤瓷冠修復(fù)220顆患牙,在黏結(jié)后1、6、12、24個月進行隨訪觀察,結(jié)果顯示3D打印鈷鉻合金烤瓷冠邊緣著色比傳統(tǒng)鑄造鈷鉻合金烤瓷冠少,具有良好的邊緣密合度,最近臨床效果滿意。魏玉華等[20]研究了3D打印鈷鉻合金烤瓷冠修復(fù)的效果及對血清和牙齦組織中炎癥因子、黏附分子含量的影響,發(fā)現(xiàn)其有助于緩解牙齦組織的炎癥反響,表現(xiàn)為炎癥因子和黏附分子生成減少,是冠修復(fù)的理想材料。苑翔等[21]通過兩組共86顆烤瓷冠的對照試驗,研究了3D打印烤瓷冠對牙周組織的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)3D打印鈷鉻合金烤瓷冠較常規(guī)鈷鉻合金烤瓷冠對牙周組織影響更小。4面臨的問題及發(fā)展方向與美國、德國等3D打印技術(shù)水平較高的國家相比,中國的3D打印技術(shù)研究起步較晚,但近5年相關(guān)研究數(shù)量增長態(tài)勢與國際同步[22,23],講明針對3D打印技術(shù)的研究熱度不減,且仍存在眾多需要解決的問題。3D打印的實現(xiàn)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和3D打印3個主要經(jīng)過,軟件、設(shè)備和材料是影響打印效率和質(zhì)量的重要因素。當前,中國市場上3D打印軟件和設(shè)備的核心技術(shù)基本由國外專業(yè)公司壟斷,價格昂貴,極大地限制了3D打印技術(shù)在中國口腔醫(yī)學領(lǐng)域的推廣。在口腔修復(fù)領(lǐng)域,3D打印鈷鉻合金技術(shù)的推廣還面臨一些需要關(guān)注和解決的問題:(1)鈷鉻合金粉末主要依靠進口,國產(chǎn)鈷鉻合金粉末各項性能還不盡人意,亟需研究開發(fā)國產(chǎn)高質(zhì)量3D打印鈷鉻合金粉末,進而推動中國3D打印技術(shù)的發(fā)展。(2)關(guān)于口腔醫(yī)學領(lǐng)域的3D打印鈷鉻合金粉末的行業(yè)標準缺乏,導(dǎo)致粉末質(zhì)量參差不齊、難以管控,亟需建立相關(guān)規(guī)范和標準。(3)國家對于3D打印粉末和醫(yī)療器械的管理政策嚴格,該類產(chǎn)品的注冊成本高、周期長、前期投入大,對企業(yè)要求高。5結(jié)束語3D打印鈷鉻合金在對個性化定制要求較高的口腔修復(fù)領(lǐng)域擁有無可比較的先天優(yōu)勢。相信在不久的將來,隨著3D打印設(shè)備和材料的不斷發(fā)展,以及相關(guān)標準和制度的完善,加之臨床跟蹤研究的深切進入和大量臨床研究數(shù)據(jù)的積累,3D打印鈷鉻合金技術(shù)在口腔修復(fù)領(lǐng)域會有愈加廣闊的應(yīng)用前景。以下為參考文獻[1]崔福齋,馮慶玲.生物材料學[M].北京:科學出版社,1996.[2]人體植入物用鈷-鉻合金[J].金屬功能材料,1994,1(6):41.[3]田甜,余占海,高勃.激光快速成形鈷鉻合金的生物安全性評價[J].實用口腔醫(yī)學雜志,2020,28(2)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