不同铸造方法在三单位桥固定式义齿桥中的应用效果分析

    刘莉　虞永芳

    

    

    

    [摘要]目的：探討3D打印、切削及失蜡铸造在三单位桥固定义齿桥中的应用效果。方法：随机选择3D打印、铸造和切削制作的固定三单位桥义齿，各100付。通过对边缘密合度和就位顺利程度的等级检测判断三组固定式义齿桥的适应性。结果：三组固定义齿三单位桥适应性检验情况之间差异具有统计学意义（P<0.05或P<0.01）。3D打印组目视检查、显微镜检查、探针检查及就位检查明显优于铸造组（P<0.05或P<0.01）;切削组目视检查、显微镜检查、探针检查及就位检查明显优于铸造组（P<0.01）。切削组边缘间隙显著低于3D打印组、铸造组（P<0.01）;3D打印组肩台中央间隙明显低于切削组、铸造组（P<0.05）;铸造组轴面中央间隙低于3D打印组、切削组（P<0.05）;3D打印组牙合面中央间隙高于铸造组和切削组（P0.05）。结论：SLM、切削及失蜡铸造方法制作的三单位桥固定式义齿桥对修复体适合性有一定影响，3D打印、切削制作的固定式义齿桥（三单位桥）适合性优于失蜡法铸造。

    [关键词]3D打印;切削;铸造;固定式义齿桥

    [中图分类号]R783.6? ? [文献标志码]A? ? [文章编号]1008-6455（2020）02-0106-04

    Abstract： Objective To explore application of 3D printing， cutting and wax-loss casting in fixed denture bridge with triple crown.? Methods? Randomized selection of fixed 3-crown dentures made by 3D printing， casting and cutting， 100 pairs each. The adaptability of 3 groups of fixed denture bridges was judged by grading the degree of marginal closure and smoothness of placement.? Results? There were significant differences in the adaptability test of 3 groups of fixed denture triple crowns （P<0.01 or P<0.05）. Visual examination， microscopic examination， probe examination and in-situ examination in the 3D printing group were significantly better than those in the casting group （P<0.05 or P<0.01）.Visual examination， microscopic examination， probe examination and in-situ examination in the cutting group were significantly better than those in the casting group （P<0.01）. The gap of the edge of the cutting group is significantly lower than that of the 3D printing group and the casting group （P<0.01）.The central gap of the shoulder table of the 3D printing group is obviously lower than that of the cutting group and the casting group （P<0.05 ）. The central gap of the central gap of the shaft surface of the casting group is lower than that of the 3D printing group and the cutting group （P<0.05）; and the central gap of the 3D printing group is higher than that of the casting group， No statistical difference was found in the whole group （P0.05）.? Conclusion? The three-crown fixed denture bridge made by SLM， cutting and casting method have certain influence on the fitness of the prosthesis. The three-crown fixed denture bridge made by 3D printing and cutting methodhave better fitness than that made by wax-loss method.

    Key words： selective laser melting; cutting; wax-loss casting; fixed denture bridge

    固定桥修复是修复牙列缺损常用的一种修复方式，修复体组织面与基牙预备体之间的密合度为其适合性评价的标准，适合性的程度与修复体是否完全就位于基牙上相关。修复体制作精密的程度通过密合度反映，其主要为衡量口腔材料性能、修复体最终质量及远期效果的指标之一[1]。对于金属熔附烤瓷修复体，其复体质量的主要指标为基底冠的就位稳定性和冠边缘适合性，同时为牙周组织健康的重要保障之一[2]。相关研究显示[3]，修复体边缘不密合占金属烤瓷修复体并发牙龈炎原因中42.36%，其中，冠边缘的适合性对龈沟内微生态、牙龈健康的影响更为明显，冠边缘密合者龈炎及不密合者龈炎发生率分别为22%、100%。冠修复体边缘的适合性为主要影响修复体的美观、固位及牙周组织的健康;以往使用的传统铸造方法，其铸造技术需要娴熟的技术工人完成，具有制作成本高、制作需要的时间较长等缺陷，目前已无法满足当今时代的快速发展对口腔模型制作工艺需求。选择性激光熔覆（SLM）数字化成型技术，可利用计算机模型（CAD）直接进行控制，在较短时间内通过对材料精确堆积，进而实现制作任意复杂形态的三维实体，因此成型速度较快，被广泛应用于较复杂结构零件的生产、修复，具有工序简单、周期时间短、低成本等优势，近年来，SLM技术在口腔中的应用越来越多[4]。本次研究旨在探讨3D打印、切削及失蜡铸造不同工艺制作的定制式固定义齿桥的适合性，为临床选择修复方法提供参考。

    1? 材料和方法

    1.1 准备模型：随机选择3D、铸造和切削制作的固定三单位桥义齿各100付，共300付。三组模型各项指标相同。纳入标准：所有待加工的石膏模型均符合定制式固定义齿模型检查标准[5]：①石膏表面及颈缘光滑清晰无气泡，无石膏瘤、无脱粉，无缺损及断裂;②工作模型必须用超硬石膏，对颌模型必须为超硬石膏或硬石膏;③工作模型底座要有足够的厚度和强度;④基牙需要达到制备空间：牙合面空间≥1.5mm、唇侧≥1.5mm、近远中1.0～1.2mm、舌侧0.5～1.0mm;⑤各基牙有共同就位道;⑥对颌牙，要求完整，清晰无缺损;⑦咬合关系，咬合紧密，无咬合关系不清，咬合时无变形翘动。蜡堤准确完整，无错误的咬合关系;⑧种植义齿替代体稳定无松动，义龈完整。

    1.2 材料和设备：扫描系统3shape扫描系统（D800），设计软件（3shape），氧化锆研磨仪（吉尔巴赫5轴），高温结晶炉（3FT碳硅棒），技工打磨机（NSKV-MAX），塑胶板种钉机（吉尔巴赫），石膏修整机（MILLO PRO），烤瓷炉（义获嘉P300），氧化锆瓷块，钴铬烤瓷钢，VITA瓷粉，钴铬烤瓷打印粉末，烤瓷包埋材料，选择性激光熔覆机。

    1.3 固定桥的制作

    1.3.1 3D打印制作：所有模型使用掃描系统3 Shape（丹麦）进行扫描，经3 Shape系统进行计算机辅助对内冠进行设计（内冠与基牙之间预留不同粘着剂间隙数值的隙料空间），通过SLM机将钴铬合金金属粉末在基底冠区逐层熔覆，以此形成金属基底冠进行SLM钴铬合金基底冠的制作。对金属内冠使用50μm氧化铝粉，依次进行喷砂、热蒸汽喷洗及清洁处理等操作。对基底冠在同一烤瓷炉内按照VITA饰面瓷厂商说明书进行烧结。操作步骤为：预氧化、第1次遮色瓷烧结、第2次遮色瓷烧结、体瓷烧结、切端瓷烧结。烧结后打磨、抛光及上釉。制作过程见图1。

    1.3.2 切削制作：所有需要制作CAD/CAM全瓷冠的石膏模型均常规修整并制作分割代型，采用3 Shape扫描仪进行数据扫描，获得预备体的3D模型，数据导入3 Shape设计软件，采用五轴自动研磨仪对氧化锆瓷块以一定放大比例进行研磨，研磨完成后切割、染色、烧结，烧结后上瓷，经过打磨、抛光、上釉，完成修复体的制作。制作过程见图2。

    1.3.3 铸造制作：按照常规制作代型、蜡型、包埋、铸造、打磨、上瓷、车瓷、抛光、上釉，完成修复体的制作。制作过程见图3。

    修复体完成后对适合性分级检查打分[5]（见表1）。

    1.3 统计学分析：应用SPSS 20.0软件分析，计数资料以%表示，组间比较采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

    2? ?结果

    2.1 三组固定义齿三单位桥适应性比较：三组固定义齿三单位桥适应性检验情况之间差异具有统计学意义（P<0.01或0.05）。3D打印组目视检查、显微镜检查、探针检查及就位检查明显优于铸造组（χ2=10.889， 7.906， 10.141， 20.450;P=0.012， 0.048， 0.017， 0.002）。切削组目视检查、显微镜检查、探针检查及就位检查明显优于铸造组（χ2=16.708， 15.279， 16.099， 20.450;P=0.001， 0.018， 0.001， 0.002），见表2。

    2.2 三组固定义齿三单位桥边缘和内部适合性的测量结果：三组边缘间隙显著低于3D打印组、铸造组（t=10.250， 14.229， P<0.01）。肩台中央的间隙3D打印组明显低于切削组、铸造组（t=14.514， 8.889，P<0.05）;铸造组轴面中央间隙低于3D打印组、切削组（t=15.881， 6.879， P<0.05）;3D打印组牙合面中央间隙高于铸造组、切削组（t=4.227， 6.416， P0.05），见表3。

    3? 讨论

    近年来，快速制造技术已经发展成为一种新型的制造工艺，其工作原理为“离散—堆积”，同时与CAD-CAM与激光技术进行融合，然后经高功率激光器进行烧结-熔融金属粉末，接着制作出具有较高密度与精度的金属零件[7-8]。随着SLM技术的快速发展，通过将数字化技术、激光熔化等高科技，与钴铬合金基底冠的制作紧密结合，进而降低了因传统失蜡铸造法而造成的人为误差、金属铸造收缩变形等发生率[9]，同时改善了基底冠的材料性能、增加了其边缘密合性，已成为国内外学者的研究热点。然而有关SLM相关报道，多表现在其材料性能及初戴时效果评价方面，关于其长期使用的效果尚未有定论[10]。在全冠制作中烧结是较为重要的环节，在临床工作中，因为颜色、修复体外形等方面需要及时的进行调整，反复进行烧结的现象也较常见，需在高温下进行烧结。目前，国内外对于反复烧结是否对修复体的边缘密合性产生影响研究结果不一。

    冠边缘适合性主要是通过测量边缘缝隙来进行评估，影响修复体成败的关键主要因素为适合性[11]。经临床研究发现，关于影响修复体适合性的相关因素较多，几乎覆盖于修复体制作的每个步骤，其中较为重要的包括：①材料的膨胀、收缩以及铸造工艺等都可影响修复体的精密度;②包埋料与合金间的匹配;③合金的铸造性能，以上均对全冠的适合性产生影响。国外学者[12]将3D打印的蜡型与传统手工蜡型熔模的适合性进行比较，研究结果表明3D打印的蜡型达到的边缘及内部适合性与传统手工蜡型一致。相关研究表明[13]，经CAD/CAM制作蜡熔模联合传统铸造工艺，可能够获得更加高质量的基底冠。国外学者研究报道[14]，与传统粉浆涂塑技术及CAM相比，CAD/CAM制作的全瓷桥，其边缘适合性和内冠密合性效果较好。王思钱等[15]研究发现，CAD/CAM切削软质钴铬合金，其在颈部肩台的最边缘处（颈缘边缘A及颈缘边缘B）具有最小的间隙，10个样本的平均间隙为19 ?m左右，而铸造组为57 ?m左右，CAD/CAM切削软质钴铬合金颈缘边缘间隙厚度明显小于铸造组。

    本次研究中，SLM制作较传统铸造法制作的全冠，其全冠和基牙之间的适合性更好。SLM技术可以通过较高的激光能量密度，对一定层厚的金属粉末进行全部的熔融，初步形成金属零件CAD模型切片厚度的实体，重复上述操作过程至制作出高密度金属零件。蜡型、包埋、铸造等环节不包含在SLM制作过程中，进一步避免了因蜡型变形、包埋料与合金不匹配以及铸造失误而造成的修复体适合性差、组织面有小瘤等现象[16]。本次研究中，三组修复体的边缘适合性以切削组最好，SLM组次之，铸造组最差，三组内部整体适合性无统计学差异，表明CAD/CAM切削技术仍然是加工精度最高的修复体加工工艺，但是其在加工过程中会不可避免地造成材料的巨大浪费，且切割硬质金属时会使钻头磨损严重，需要频繁更换钻头，也会增加成本。SLM技术虽然加工精度不如切削技术，但其边缘间隙远小于临床可接受的120 ?m，且比传统的失蜡铸造法制作的修复体边缘适合性更好，完全可以满足临床需求。与传统失蜡铸造法相比，SLM制作全冠修复体具有更好的可重复性、稳定性，全冠与基牙的密合程度更高。通过SLM技术制作的全冠修复体，在保证修复体质量的同时可以提高工作效率，值得临床推广应用。

    综上所述，SLM、切削及铸造方法制作的三单位桥固定式义齿桥对修复体适合性有一定影响，3D打印、切削制作的固定式义齿桥（三单位桥）适合性优于失蜡法铸造。

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    [收稿日期]2019-05-13

    本文引用格式：刘莉，虞永芳.不同铸造方法在三单位桥固定式义齿桥中的应用效果分析[J].中国美容医学，2020，29（2）：106-109.