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研究作者与机构

本研究的作者包括Maximilian Gottsauner、Torsten Reichert、Steffen Koerdt、Stefan Wieser、Christoph Klingelhoeffer、Christian Kirschneck、Jürgen Hoffmann、Tobias Ettl和Oliver Ristow。他们分别来自德国雷根斯堡大学医院口腔颌面外科、柏林夏里特大学医院口腔颌面外科、西巴伐利亚技术中心、海德堡大学医院口腔颌面外科等机构。该研究于2021年发表在《Journal of Cranio-Maxillo-Facial Surgery》期刊上。

学术背景

本研究的主要科学领域是3D打印技术在口腔颌面外科中的应用。随着3D打印技术的快速发展，其在医学领域的应用日益广泛，尤其是在制作患者特定的手术模型和植入物方面。然而，不同3D打印系统在精度和质量上的表现尚未得到全面比较。因此，本研究旨在分析和比较市场上六种不同3D打印系统在制作下颌骨模型时的精度和质量，以期为临床选择提供科学依据。

研究流程

1. 样本准备
   研究使用了12具经过Thiel保存法处理的人体头颈部标本，提取下颌骨并进行3D扫描。扫描数据保存为STL格式，作为后续打印的模板。

2. 3D打印
   使用六种不同的3D打印系统（Formiga P110、Form 2、Designjet 3D、ProJet 160、Objet 30 Dental Prime和Ultimaker 2+）打印了72个下颌骨模型。每种打印系统根据其技术要求进行打印，并对打印后的模型进行后处理，如去除支撑结构、清洗和打磨。

3. 精度与质量评估
   使用工业软件对打印模型进行精度和质量评估。具体方法包括：

   • 体积与表面测量：比较STL模板与打印模型的体积和表面积差异。
     
   • 热图分析：通过热图分析模板与打印模型之间的点状偏差。
     
   • 距离测量：使用电子卡尺测量下颌骨的关键距离，如髁突间距、冠突间距和下颌骨中部的最大厚度。
     

4. 数据分析
   使用IBM SPSS Statistics 25进行统计分析，包括均值、标准差、Levene检验、Welch检验和Tukey检验，以评估不同打印系统之间的差异。

主要结果

1. 体积精度
   Form 2和Formiga P110在体积精度上表现最佳，平均偏差分别为0.12 ± 0.17 cm³和0.13 ± 0.23 cm³。Ultimaker 2+和Objet 30 Dental Prime的偏差较大，分别为-0.54 ± 0.21 cm³和1.72 ± 0.61 cm³。

2. 表面精度
   Objet 30 Dental Prime在表面精度上表现最好，平均偏差为-0.06 ± 0.89 cm²，而Ultimaker 2+的偏差最大，为-2.73 ± 0.73 cm²。

3. 热图分析
   Form 2和Formiga P110在点状偏差上表现最佳，平均偏差分别为0.004 ± 0.16 mm和0.008 ± 0.11 mm。Objet 30 Dental Prime的偏差最大，为0.13 ± 0.10 mm。

4. 距离测量
   在测量下颌骨的关键距离时，Form 2和Formiga P110的偏差最小，分别为0.003 ± 0.26 mm和0.01 ± 0.27 mm。Ultimaker 2+的偏差最大，为0.12 ± 0.30 mm。

结论

本研究表明，所有测试的3D打印系统在精度和质量上均能满足口腔颌面外科的临床需求。其中，Form 2和Formiga P110表现最佳，尤其是在体积精度、点状偏差和距离测量方面。此外，这两种打印系统使用的材料具有生物相容性和可灭菌性，适用于医疗领域。Ultimaker 2+虽然成本较低，但精度相对较差，适合快速原型制作。

研究亮点

1. 全面比较：本研究首次对六种不同3D打印系统进行了全面的精度和质量比较，为临床选择提供了科学依据。
   
2. 高精度结果：Form 2和Formiga P110在多个指标上表现出色，展示了其在医疗应用中的潜力。
   
3. 成本与效率分析：研究还评估了不同打印系统的成本和生产时间，为医疗机构提供了实用的参考。

其他有价值的内容

研究还讨论了不同打印系统的材料特性，如生物相容性和可灭菌性，这对于医疗应用尤为重要。此外，研究指出了3D打印技术在未来的发展方向，如提高打印精度、降低成本以及开发更多适用于医疗领域的打印材料。

这篇研究为3D打印技术在口腔颌面外科中的应用提供了重要的科学依据，具有较高的学术价值和临床应用价值。