义齿看起来都是用相同的材料制作的,但根据制作方式的不同,抗咀嚼力的表现也不一样。将最近发表的多项荟萃分析放在一起对比,结果十分清晰。通过电脑设计后铣削材料块的CAD/CAM铣削方式,在弯曲力(弯曲强度,即咀嚼时从弯曲到断裂点为止所能承受的力)方面表现最好,而将液态树脂逐层堆叠固化的3D打印方式,在同一项目上却总是垫底。如果打算新装或更换义齿,值得了解这种差异从何而来,哪些是已经确定的事实,哪些还存在分歧。

铣削制作还是逐层堆叠

义齿的牙龈部分(义齿基托)大多用一种名为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的合成树脂制成。传统方式是先用蜡制作模型,再填入面团状的树脂,通过加热或化学反应使其固化,包括压制成型、注塑成型、自凝等方式。这种方式积累了长期的临床经验,至今仍是健康保险覆盖的全口义齿(树脂基托·金属基托)的标准做法。

数字化方式又分为两种。将口内扫描仪采集的口内数据或对现有义齿的扫描数据在电脑中设计完成后,CAD/CAM铣削会铣削工厂预先硬化好的PMMA块,从而制作出所需形状。相反,3D打印则是将液态树脂堆叠成薄层,并随即用光逐层固化。

并排展示传统压制成型、CAD/CAM铣削、3D打印这三种义齿制作方法的制作过程的图示

这一差异正是强度差异的线索。预先硬化的材料块内部致密、气泡较少,而逐层堆叠固化的成品,层与层之间的交界处可能会成为薄弱环节。

面对咬合力,成绩出现分化

在一项汇总比较四种制作方式(压制成型·注塑成型·铣削·3D打印)的荟萃分析中,铣削方式在弯曲强度、弹性模量(保持刚性、抵抗变形的能力)、表面光滑度等大多数项目上均位居第一、二名。3D打印方式在同一批项目的大多数指标上垫底,被评价为仍有改进空间。另一项荟萃分析也指向了相同的结论:铣削制作的义齿基托,其弯曲强度和硬度都明显高于3D打印制作的义齿基托。

以概念图方式比较CAD/CAM铣削、传统方式、3D打印制作的义齿在受到咬合力时弯曲程度的图示

不过,并非所有指标的优劣排序都一致。唯独在跌落或碰撞时的抗冲击力(冲击强度)方面,反而是老式的自凝方式最强,铣削居中,3D打印这次同样最弱。在单独比较传统热凝方式与3D打印的研究中,吸水程度和表面粗糙度差异不大,但抵抗变形的刚性方面,热凝方式更高。

随着时间推移,差距进一步拉大

在模拟口腔环境的人工老化实验(反复升降温度,或浸泡在咖啡等染色液中)中,也呈现出相同的趋势。铣削材料随时间推移,弯曲强度的下降幅度最小,而3D打印材料的下降幅度最大。3D打印材料还表现出吸水性更强的特点。材料吸水后会发生微小膨胀,导致义齿松动或变色的可能性增大。硬度和表面粗糙度在一般的反复温度变化下变化不大,但在浸泡染色液的条件下,各项研究的结果并不一致。

尽管如此,仍在使用3D打印的原因

仅从强度来看铣削方式领先,但这并不意味着3D打印被淘汰。只要有数据,当天就能直接打印出来,因此在急需义齿或临时使用的义齿上仍被广泛采用。近来也有研究通过改变3D打印用树脂的配方,尝试改善冲击强度、抗拉伸能力(拉伸强度)以及细菌附着程度。不过据报告,这类调整配方的材料在提高抗冲击力或抗菌性的同时,弯曲强度反而下降,呈现出「得此失彼」的反复局面。

目前健康保险覆盖的全口义齿是以传统方式制作的树脂基托、金属基托义齿,铣削或3D打印等数字化方式并未单独列入保险给付项目清单。如果打算新装义齿,向主治牙医询问采用何种制作方式、是否考虑长期使用,可作为选择材料时的参考依据。