增材制造嵌体修复体的体积、精确度与真实性

安德烈亚斯·马格努斯·盖尔（Andreas Magnus Geyer）| 萨拉·卡塔琳娜·基利安（Sarah Katharina Kilian）| 大卫·基拉米拉（David Kiramira）| 巴勃罗·科雷斯·齐斯科文（Pablo Cores Ziskoven）| 萨米尔·阿布-阿亚什（Samir Abou-Ayash）| 詹姆斯·德斯纳（James Deschner）

德国美因茨约翰内斯古腾堡大学医学中心牙周病学与口腔外科系，奥古斯都广场2号，55131，美因茨

摘要

目的

用于单牙修复的牙科树脂在制造过程中会发生收缩。通过调整牙齿与修复体之间的间隙可以补偿这种收缩。本研究探讨了基于不同间隙宽度的增材制造嵌体的体积精度和准确性。

方法

使用牙科树脂（VarseoSmile Crown plus）在具有近中-咬合-远中龋洞的数字化磨牙上制作间接修复体。共打印了42个嵌体，间隔宽度从0到130微米，以10微米的增量进行。每种间隙宽度制作了三个打印批次（P1、P2和P3）。使用口内扫描仪对打印出的嵌体进行数字化处理。为了评估体积精度，计算了组内相关系数（ICC）。通过配对t检验分析了与初始计划的准确性。

结果

打印出的嵌体平均收缩率为6.2%，与计划体积相比，内部间隙的平均差异为41 ± 9微米。所有打印结果在体积测量方面都与计划嵌体有显著差异（p < 0.001）。三个打印批次之间以及牙齿与修复体之间的平均间隙宽度没有显著差异。体积精度测量的ICC为0.991。

结论

3D打印过程中发生的体积收缩量是恒定的。通过调整间隔宽度可以补偿体积损失。

临床意义

增材制造的嵌体会发生一致的体积收缩，这可能会影响其适配性。通过检查计划嵌体与打印嵌体之间的距离，发现存在一个最小偏移量，使得修复体可以插入。材料与3D打印机的结合实现了可重复的精确打印。通过协调口内扫描仪、3D打印机和打印材料，可以预测性地改善间接修复体的适配性。

引言

牙科修复体的3D打印越来越受欢迎，市场上不断有新的材料出现[1]。虽然颅骨和颌骨模型已经用于规划一段时间了，但如今间接修复体、咬合装置和假牙也采用增材制造方法[[1]，[2]，[3]]。3D打印牙科修复体的两个显著优势是材料成本更低以及大批量生产时间更短[4]。能够利用光波和光引发剂从单体转化为聚合物的树脂已成为这种用途的标准材料。低粘度树脂在打印平台底部的托盘中聚合，然后逐层从托盘中取出。打印出的物体随后在打印机外部用紫外线进行清洁和固化。

树脂的聚合过程可以分为两个步骤：初级聚合和次级聚合。在初级聚合过程中，树脂单体在暴露于紫外线时逐层交联，形成稳定的但部分固化的结构。次级聚合在打印后通过进一步交联残余单体来完成固化过程，从而提高机械强度、化学耐受性和尺寸稳定性。光引发剂如二苯(2,4,6-三甲基苯甲酰)膦氧化物（TPO）在吸收紫外线时会产生多个反应性聚合中心，从而控制初级和次级固化阶段的聚合网络的形成[5]。

用于3D打印医疗设备的树脂必须满足重要的临床要求，如生物相容性和稳定性，同时通过其材料组成确保结果准确[6]。这些参数不仅取决于材料组成，还取决于制造和后处理过程。许多不同的设置（如温度、曝光时间、光强度、打印速度或固化时间）都会显著影响精度[7,8]。为了获得一致的结果，制造商为特定的打印机和树脂组合指定了验证过的设置。

在制备边缘区域，制造精度的临床意义至关重要。由于收缩或人为因素造成的边缘间隙可能会促进继发性龋齿的发展[9]。过大的修复体可能导致边缘泄漏、咬合干扰和牙菌斑积聚。同时，必须留出足够的空间以便使用水泥或粘合剂确保精确的适配。

3D打印过程中或后续处理中出现的误差可以通过在数字规划阶段调整设置来补偿。在反向规划方面，可以屏蔽难以打印的区域，并相应调整牙齿与修复体之间的内部间隙。本研究考虑了打印误差和材料变形，探讨了不同间隔设置下3D打印间接修复体的体积精度和准确性。零假设是3D打印间接修复体不会导致显著的体积不准确（H01），以及重复打印批次之间的体积测量没有显著差异（H02）。

章节片段

材料与方法

本研究在体外进行，无需伦理批准。

作为间接修复体规划基础的模型是一个准备了近中-咬合-远中龋洞的磨牙（Cerec AC Modell OK，Dentsply Sirona，美国）。该模型使用口内扫描仪（Primescan，Dentsply Sirona，美国）进行扫描，并将磨牙与其他牙齿分离（见图1）。数字嵌体的间隔宽度从0到130微米（以10微米为增量）

结果

随着间隙宽度的增加，所有打印周期中打印出的嵌体体积持续减小（见图5）。平均而言，计划嵌体的体积与打印嵌体的体积相差3.301 ± 0.767立方毫米，相当于平均体积减少了6.2%。

所有打印结果在体积测量方面都与计划嵌体有显著差异（p < 0.001）。t检验显示平均最小距离存在显著差异

讨论

本研究评估了不同间隙宽度下增材制造的间接修复体的体积精度和准确性。第一个零假设（3D打印不会导致体积显著差异）被否定。计划嵌体与打印嵌体之间的偏差，无论是体积还是与人工牙齿的表面距离，都是显著且一致的。第二个零假设（增材制造嵌体能够获得一致的结果）也被否定

结论

在3D打印间接修复体过程中会发生体积收缩。这种收缩在所分析的打印材料和涉及打印机、扫描仪及材料的设置中是一致的。在调整牙齿与修复体之间的间隙大小时考虑体积收缩可以提高修复体的固位和定位。

伦理批准

本研究在体外进行，无需伦理审查。

知情同意

对于此类研究，不需要正式的同意书。

资金

作者未因本研究、作者身份和/或文章的发表获得任何财务支持。

CRediT作者贡献声明

安德烈亚斯·马格努斯·盖尔：撰写——初稿、软件、方法学、数据管理、概念化。萨拉·卡塔琳娜·基利安：方法学、数据管理。大卫·基拉米拉：撰写——审阅与编辑。巴勃罗·科雷斯·齐斯科文：撰写——审阅与编辑。萨米尔·阿布-阿亚什：撰写——审阅与编辑、监督。詹姆斯·德斯纳：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

鉴于萨米尔·阿布-阿亚什教授担任《牙科杂志》数字牙科部分的副主编，他未参与本文的同行评审，也无法获取有关其同行评审的信息。本文的编辑过程完全由另一位期刊编辑负责。