隐形矫治器(矫治器)的制作方式本身正在改变。过去的做法是用扫描牙齿形态得到的数据,先用3D打印机打印出牙齿模型,再把一块薄塑料板加热后压制在模型上(热压成型),以此制作矫治器。最近,越来越多的方式干脆跳过制作模型这一步,直接用树脂将矫治器本身的形状打印出来。2019年韩国企业Graphy推出的Tera Harz TC-85树脂是这种方式的起点,如今已在多个国家的正畸诊所中使用。在《隐形矫治器是否按计划移动牙齿》一文中,我们探讨了电脑制定的计划与实际牙齿移动之间的差异。本文将关注矫治器本身是如何制作的,以及制作方式的转变带来了哪些变化。

无需模型,直接打印矫治器

两种方式都是从用口腔扫描仪扫描牙齿、获取数字印模开始。热压成型方式会用这份数据制作出牙齿逐步移动的多阶段模型,再用3D打印机把每个模型实物打印出来,然后加热压制薄塑料片并裁去边缘。一个模型对应一副矫治器。

热压成型与直接打印两种矫治器制作流程对比示意图

直接打印方式省去了打印模型与热压成型这两个步骤。软件先制定牙齿移动计划,再据此生成矫治器本身形状的文件,然后用装有遇光固化树脂(光固化树脂)的3D打印机直接把矫治器打印出来。打印好的矫治器要先用离心机甩掉未固化的树脂,再在无氧的氮气环境中照射紫外线使其完全固化,最后修整支撑结构留下的痕迹完成制作。热压成型的厚度与塑料片厚度一样均匀,而直接打印可以像只加厚推动特定牙齿的那面壁一样,针对不同部位设计不同厚度。矫治器在打印机中放置的角度也会影响结果,一项研究发现完全平放的角度(0度)精度最高,打印时间也最短。

热压成型截面壁厚均匀与直接打印各部位壁厚不同的对比图

力值能维持多久?不同测量条件结果不同

矫治器要移动牙齿,佩戴后施加的力值就需要长时间维持。一项在实验台上比较TC-85与传统热压成型材料(Zendura)的研究发现,TC-85的力值松弛程度为27.2%,低于Zendura的41.3%;180分钟后TC-85仍保留初始力值的72.8%,维持时间比Zendura(58.7%)更长。不过研究人员表示,这一结果是在实验台条件下得出的,不能直接作为实际治疗效果更好的证据。

测量项目(实验台条件)直接打印(TC-85)热压成型(Zendura)
3小时后力值松弛程度27.2%41.3%
180分钟后残余力值72.8%58.7%

在其他条件下也出现了相反的结果。一项比较干燥状态与浸唾液状态的研究发现,直接打印树脂的弹性模量在干燥时为431兆帕,浸湿后大幅下降至140兆帕,而热压成型材料则从103兆帕到114兆帕几乎没有变化。另一项对30名实际佩戴矫治器一周的患者材料重新测量的研究也显示,只有直接打印矫治器的弹性与力值松弛程度出现明显变化,Invisalign或聚酯类热压成型材料则没有太大变化。也就是说,在干燥的实验台条件下新树脂能更长时间维持力值,但在浸入唾液、实际戴入口中后,反而变化更大。

人体病例报告仍只有少数几例

用直接打印矫治器移动牙齿的临床病例也开始出现。一例患有后牙反锁合、下颌弓宽度较窄的26岁患者,使用26副矫治器治疗31周,1年后复发量仍小于0.5毫米。不过,这类报告只是治疗一两名患者的病例报告,目前还没有将多名患者与热压成型矫治器并列比较的临床试验。

树脂成分与微塑料的安全性仍在持续确认

新树脂在口腔中是否安全也仍在验证中。一项测量佩戴矫治器患者唾液中溶出的氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯成分的研究发现,佩戴24小时后浓度为每升4.04微克,14天后持续升高至7.27微克。这一数值远低于出现细胞毒性的临界值,研究人员表示,只要遵守规定的更换周期,就能减少累积量。在比较水洗摩擦产生的微塑料碎片的实验中,直接打印矫治器产生的碎片在数量和大小上都大于热压成型矫治器。一项汇总14篇细胞毒性实验的综述也显示,结果因材料和后处理方式而各不相同,目前尚无直接在人体上验证安全性的临床试验。

矫治器的制作正在从打印牙齿模型、再在其上压制板材的方式,转向直接打印出矫治器本身形状的方式。虽然不再需要制作模型,也能针对不同部位设计不同厚度,但力值维持性能会因测量条件不同而得出不同结果,树脂成分与微塑料的安全性确认也仍在进行中。