Advancements in Direct 3D-Printed Shape Memory Aligners: Current Innovations and Future Directions直接 3D 打印形状记忆矫治器的进展：当前创新与未来方向人工审读日期：2026年8月12—13日（周三—周四），预计发表日期：2026年8月18—20日（周二—周四）本文为今年新出的Ravindra Nanda《Atlas of Aligner Treatment and Planning》（Elsevier）第二章。我这里就翻译前两章，第三章及以后的内容，都是具体的病例了。💡"these aligners carry an additional advantage in their ability to exert the desired continuous force needed for orthodontic tooth movement."“这些矫治器的另一项优势，是能够持续施加牙齿移动所需的力量。”本文翻译共计：11006 字预计阅读时间：约 28 分钟（按每分钟 400 字估算）💡文献基本信息作者：Sarah H. Abu Arqub、Ravindra Nanda引用本文：ABU ARQUB S H, NANDA R. Advancements in Direct 3D-Printed Shape Memory Aligners: Current Innovations and Future Directions[M]//NANDA R, CASTROFLORIO T, GARINO F, et al. Atlas of Aligner Treatment and Planning: A Case-Based Approach. 1st ed. Elsevier, 2026: 11-23.文献类型与建议评价工具：专著章节（口腔正畸材料与工作流综述）；建议评价工具：不适用：本章为技术综述与体外证据汇总；未将本章冒充具有单一研究设计的正式系统评价。关键词：直接 3D 打印矫治器；形状记忆聚合物；隐形矫治器；光固化树脂；矫治器生物力学（AI 自动生成，非原文）本文是否被其他文章推荐：未检索到可核验证据是否有专利引用本文：未检索到可核验证据🥇摘要本章介绍用于院内制作隐形矫治器的最新技术。大多数用于院内设计和制作隐形矫治器的计算机辅助设计（CAD）软件采用相似的工作流程。通常先使用 3D 扫描仪采集患者牙弓信息并将其数字化，随后将这些数字模型导入 CAD 软件进行分割，以建立数字化模拟治疗方案。CAD 软件会计算实现最终治疗结果所需的数字模型和矫治器数量。之后打印这些模型，再采用传统热成型工艺制作所需的矫治器。因为制作矫治器还需要额外的打印模型，这使得传统热成型工艺的流程较为繁琐。近年来，随着矫治器用塑料膜片材料性能的改进，Graphy 公司开发出一种光固化树脂，使矫治器无需制备牙颌模型，即可直接打印。此外，直接打印矫治器似乎能使治疗更快速、精准、简便且有效。与热塑性聚酯材料聚对苯二甲酸乙二醇酯 - 乙二醇（PETG）相比，直接打印矫治器所用的光固化树脂（TC-85DAC）在 60 分钟后的形状恢复率达到 96%，而传统热塑性材料会发生变形且无法恢复原状。因此，这些矫治器的另一项优势，是能够持续施加牙齿移动所需的力量。引言3D 打印的概念形成于 20 世纪 70 年代。Kodama 医生最早展示了逐层制造技术，为立体光刻（SLA）技术奠定了基础：先使光敏树脂成形，再用紫外线使其聚合。遗憾的是，他未能及时申请专利。随后，法国工程师团队采用了 SLA 工艺，但因缺乏商业化前景而放弃。1986 年，Charles Hull 提交了 SLA 的第一项专利，并推出首台商业产品 SLA-1。20 世纪 90 年代，主要 3D 打印机制造商和 CAD 工具相继出现。进入千禧年后，3D 打印受到媒体关注，如今已广泛应用于医学和口腔科。近年来，3D 技术以及 CAD / CAM（计算机辅助设计 / 计算机辅助制造）在口腔正畸领域快速整合，应用范围扩展到隐形矫治器、个性化托槽和弓丝的定制，以及多种可摘和固定矫治装置的制作。除能精确制作定制装置外，这类先进的设计软件通常还连接在线平台，使口腔临床医生能更直观地查看和调整模拟治疗方案，以达到最终的治疗目标。口腔正畸 3D 打印所用材料包括丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯塑料、玻璃填充聚酰胺、聚乳酸、聚酰胺（尼龙）、钢、银、SLA 材料（环氧树脂）、蜡、钛、聚碳酸酯和光聚合物。隐形矫治器的演变及其性能主要取决于制作材料，因此隐形矫治器可以采用热成型或 3D 打印方式制作。AI 自动生成小结（非原文）：本节回顾 3D 打印从立体光刻到口腔正畸 CAD / CAM 的发展，并说明隐形矫治器材料可分为热成型和 3D 打印两类。AI 自动提问（非原文）：材料和数字化流程的变化会如何影响后续临床设计？热压膜隐形矫治器最初的隐形矫治器均采用热成型工艺。用于制作矫治器的热塑性材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯 - 乙二醇（PETG）以及聚对苯二甲酸乙二醇酯。隐形矫治器临床性能的许多不足，与这些热塑性材料的生物力学和化学性质有关。由于热塑性材料的弯曲刚度无法调节，因此热压膜矫治器的力学输出始终难以预测。另一方面，聚合物在口腔环境中发生降解，使实际输出的力量低于预期设计。这种黏弹性材料回弹性低，弹性加载时吸收的能量很少，因此在中等或较大的力量下可能发生永久变形。研究显示，热塑性材料的应力衰减通常在佩戴最初的 24 小时内就很明显，且佩戴最初几小时后的力量下降幅度最大，这一现象反映了材料的疲劳特性。此外，热压膜隐形矫治器的制作流程繁琐、成本高且耗时。制作流程从获取牙弓信息的数字 3D 扫描开始。这些模型随后用于建立模拟治疗方案，口腔临床医生可以对方案进行修改。方案获批后，系统生成分阶段的模型文件，每个模型对应一副矫治器。接着使用 3D 打印、材料喷射或 SLA 技术制作每副矫治器所需的实体模具，再将热塑性矫治器材料在实体模型上成型（热成型）。随着接受热压膜矫治器治疗的患者数量不断增加，估计已有超过 7.28 亿副矫治器和塑料模型被废弃。这造成了严重的环境问题：进入填埋场时可能浸出有害物质，焚烧时则可能释放致癌毒素。因此，热成型过程产生的过量废料会带来明显不利的环境影响。在材料性能方面，有研究显示，热成型工艺会改变制作隐形矫治器所用热塑性材料的机械和物理性质。Ryu 等发现，Duran 和 Essix A+ 热成型后的透明度下降。大多数受试热塑性材料的吸水率、溶解度和硬度均有增加。厚度为 0.5 mm 的试样，其弯曲模量和弹性模量均有增加；厚度为 0.75 mm 和 1.0 mm 的试样则下降。具体而言，0.75 mm 的 Duran、0.75 mm 的 Essix ACE 以及 1.0 mm 的 Essix ACE，其弹性模量下降；0.5 mm 的 Essix A+，其弹性模量增加。因此，在热成型后应重新评估隐形矫治器材料的特性，以确定其临床的应用性能。热成型工艺还常常使热塑性膜的厚度减小。Palone 等研究了六种商业隐形矫治器热成型后间隙宽度和矫治器厚度的变化，旨在说明牙齿解剖形态对这些指标的影响。矫治器在第一磨牙区牙龈面的贴合度优于咬合面，这可能与前牙“锥形”牙体及牙龈区域的热塑性材料受到了更大程度的拉伸有关。研究中的矫治器——从后牙向前牙区以及从牙体向牙龈侧——均出现了厚度递减的趋势。前牙的贴合度优于后牙，前牙间隙小于后牙。这些差异——尤其是在后牙区——可能影响矫治器所施加力量的大小、矫治器的适应性以及目标牙齿移动的可预测性。热塑性材料承受的应力越大，矫治器中积累的疲劳越多。增加每副矫治器的激活量、增加矫治器的取戴频率，或增加模拟治疗方案中的附件数量，均会加剧材料的所受应力。因此，为了让热塑性矫治器持续而稳定地传递力量，建议减少每副矫治器的激活量，使力量的陡降变得平缓；但相应地，要实现同等程度的牙齿移动总量，就需要更多副矫治器。热塑性聚合物分子结构在口腔环境中发生降解，也会使矫治器传递的力量减弱。湿度、温度、弹性变形后的作用时长以及成型工艺等环境因素，都会显著影响力量传递和机械性能。对人牙龈成纤维细胞（HGFs）进行的体外细胞毒性试验显示，受试矫治器对牙周组织的细胞毒性较低。Biolon 热塑性材料对 HGFs 的毒性最高，其次是 Zendura 和 SmartTrack，Duran 的毒性较低。然而，一项评估口腔上皮细胞暴露于 Invisalign 矫治器异氰酸酯后的研究显示，在盐水环境中，热塑性材料与牙龈组织相互作用会破坏细胞膜完整性并降低代谢率；在人工唾液中则未出现这一现象，提示唾液可能在口腔环境中发挥保护作用。为克服热塑性矫治器的上述局限，采用光固化树脂直接 3D 打印的隐形矫治器应运而生。AI 自动生成小结（非原文）：热成型材料的力量衰减、厚度变化、疲劳和环境废弃物，是传统隐形矫治器需要面对的主要问题。AI 自动提问（非原文）：传统热压膜矫治器的力量衰减是否会限制特定牙齿移动？毕竟，明天又是新的一天！━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
夜雨聆风