铣削与叠层:两种不同的方式

假牙的制作正从手工揉捏、加热固化的时代,转向用电脑铣削或打印机堆叠成形的数字时代。不过,同样是数字化,方式却并不相同。铣削(切削)假牙材料块与3D打印(叠层)液态树脂逐层固化堆叠,二者原理从根本上就不同。综合最近发表的多项荟萃分析可以看到,无论是强度、表面还是细菌附着程度,铣削方式都优于3D打印。

铣削是把工厂里已用热压均匀固化好的树脂块装上切削机,按牙龈形状切削成形。材料从一开始就均匀固化,这种均匀性会一直保留下来。3D打印则相反,是把液态树脂按一层的厚度用光逐层固化,反复数百次堆叠而成。层与层之间的边界可能无法完全融合为一体,各层的固化程度也可能存在细微差异。研究还确认,即使同为3D打印,堆叠角度、层厚以及打印完成后用光进一步固化的后固化过程,也会使成品性质有所不同。两种方式都是从用口内扫描仪扫描口腔或扫描印模模型、生成数字文件开始的。过去是在石膏模型上用手工填充树脂固化成形,铣削和3D打印虽然都把这道手工工序交给了电脑完成,但原理彼此不同。

强度:铣削领先,且历经岁月依然领先

一项汇总六十多项实验、比较四种制作方式(手工填充固化、注塑成型、铣削、3D打印)的研究显示,在抗弯曲能力、表面光滑度和抗冲击能力等大多数指标上,铣削排名第一或第二,而3D打印得分最低。另一项直接比较铣削与3D打印的研究也发现,无论是贴合牙龈的精确度还是表面光滑度,铣削都明显更好。将3D打印与传统手工填充固化假牙相比,结果同样如此。吸水程度和粗糙度差异不大,但反映受力时抵抗变形能力的数值,传统手工填充固化方式高于3D打印。在模拟反复接触冷热食物和色素的老化实验中,三种方式的强度都会随时间下降,但降幅在铣削中最小、在3D打印中最大。3D打印假牙的吸水程度也最高。这意味着刚制作完成时看起来相近的性能,几年后可能因制作方式不同而拉开更大差距。

细菌:3D打印假牙上附着更多

一项汇总十二项研究、比较铣削与3D打印假牙上细菌生长与附着程度的分析发现,无论是细菌生长程度还是表面附着的细菌数量,3D打印一方都明显更高。有意思的是,这并不仅仅是因为表面粗糙。单独分析光滑程度,也无法解释细菌附着程度的差异。这提示原因可能不在肉眼可见的表面,而在于层与层之间的微小缝隙,或材料中残留的成分。

尽管如此为何仍在增加,以及该问一问的事

尽管在强度和卫生方面都不及铣削,3D打印假牙仍在增加是有原因的。与需要多次就诊来取模、制作模型、蜡型试戴的传统方式不同,用数字文件设计可以省去这些步骤,据悉能把制作周期缩短到原来的三分之一左右。对就诊不便的高龄患者或疗养机构患者而言,这一差异实际影响很大。保存好文件的话,假牙丢失或损坏时无需重新取模也能再次制作,这也是一个优点。材料方面也在不断改进,最近的一项综述显示,至少在磨耗程度上,3D打印人工牙已不逊于传统方式。目前的差距很难说会一直维持下去。年满65岁的话,手工填充固化的传统假牙每7年可享受一次医保补贴,但数字化假牙是否享有同样的补贴,各医院说明可能不同,最好事先询问清楚。也可以问问自己的假牙基托是铣削还是打印制成、使用了什么材料。由于3D打印假牙细菌更容易附着,定期清洁和复查会尤其有帮助。