仉琪 李耀华 国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心 （北京 100081）

内容提要： 概述3D打印口腔修复用的医疗器械研发进程和注册要求，鼓励相关从业者更多地应用3D打印技术进行器械研发和注册，为临床医生和口腔患者提供更多和更优的选择。

近年来，3D打印技术越来越多地应用于医疗器械的生产制造和临床应用中，尤其是在口腔修复领域。因口腔修复体形态复杂，个性化特征强，同时常需多种材料一体化成形方能满足功能与美学的需求，这与3D打印原理的契合度较高[1]。3D打印技术能够打印出不规则形状、尺寸和表面粗糙度要求不同的修复体，在口腔修复领域的应用优势明显[2]。但新技术的应用易受认知水平的限制，3D打印技术在医疗器械领域应用的安全性和有效性研究尚处于起步阶段，如何对3D打印口腔修复医疗器械进行有效监管，在保证安全性的基础上发挥新技术的优势已成为产业发展亟需解决的问题之一。本文通过综述3D打印口腔修复用的医疗器械研发进程和注册要求，鼓励相关从业者更多地应用3D打印技术进行器械研发和注册，为临床医生和口腔患者提供更多和更优的选择。

1.研发进程

口腔修复是指针对口腔、颌面部软硬组织部分或全部缺损而采用人工制作的假体进行修复的工作，以恢复其相应生理功能，预防或治疗口颌系统疾病[3,4]。目前，口腔修复专业从业者已经将3D打印技术应用在口腔扫描设备、口腔修复材料、定制式义齿和种植体等医疗器械领域，在应用的过程中存在着以下特点。

1.1 口腔扫描设备代替了印模材料

口腔扫描设备是通过口内扫描的方式获取牙齿、牙龈、黏膜等软硬组织表面的数字化印模，从而获取患者口内三维数字影像。数字化是3D打印的典型特征，摆脱传统的印模制作程序，依靠计算机辅助设计软件（CAD）数据与图像分析整合能有效提高口腔修复的数据采集、建模设计和分析调整过程中，并且无需产生模具、无需组装零部件，直接连接3D打印机即可打印得到成品，从而降低复杂结构产品的制作难度，缩短研发周期，减少生产成本，提高生产效率[5]。

1.2 修复材料的仿生化趋势

采用3D打印工艺的口腔修复材料与应用传统铸造、切削工艺的口腔修复材料种类一致，大体分为金属材料、陶瓷材料和高分子材料。但是理想的修复材料是以人体相应组织为参照的仿生材料或生物类材料，因此，行业正在积极地探索新型的生物组织工程材料，将生物组织工程技术与3D打印技术紧密地相结合，在口腔和颌面修复中试制仿真人工细胞、人工组织和器官，以替代需要修复的人体病损或缺失组织。仿生化的趋势要求新型的材料应经过充分的设计和验证。

3D打印中研究和应用较多的仿生材料是金属、陶瓷、高分子材料[6]。金属生物医用材料主要有不锈钢、钴基合金材料（钴铬钼合金、钴铬镍钼合金）、纯钛和钛合金材料等。以羟基磷灰石（HA）、β-磷酸三钙（TCP）和生物活性玻璃为代表的生物陶瓷材料应用最广泛[7]。高分子材料中应用较多的为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚乳酸（PLA）。口腔医生的选择最终要根据临床需求而定，这三种材料制作的修复体的美观效果、磨损性、生物相容性、对咬合力的缓冲能力、成本等因素均在口腔医生考虑选择的范围内。

1.3 修复体制作工艺的改变

修复体的设计、制作水平决定着其恢复口腔各器官缺损、缺失、畸形而丧失的形态和功能的能力，修复体属于人工器官范畴[4]。目前运用3D打印技术制造的修复体包括固定义齿、可摘局部义齿、颞下颌关节等。3D打印技术经过近几年不断发展，其在口腔医学领域中的应用主要分为三类，分别是适用于光固化树脂基的非金属材料的光固化成形技术、适用于金属材料的烧结成形技术和适用于低熔点树脂材料的熔凝成形技术[8-11]。上述三类技术根据具体的工艺可再进行细分，如烧结成形技术包括选区激光烧结工艺（SLS）、选区激光熔化工艺（SLM）、电子束熔化工艺（EBM）等[12]。

2.注册要求

不同的医疗器械是基于风险程度进行分类的，根据其预期目的、结构特征、使用方法等因素划分为第一类、第二类、第三类医疗器械。医疗器械的注册途径也是根据其注册管理类别进行划分。第一类医疗器械风险程度低，实行常规管理可以保证其安全、有效，所以该类医疗器械免于注册审批，实行备案管理即可；第二类医疗器械具有中度风险，需要严格控制管理以保证其安全、有效的医疗器械，由所在地省级药品监督管理部门进行注册审批，获得第二类医疗器械产品注册证后方可进行生产；第三类医疗器械具有较高风险，需要采取特别措施严格控制管理以保证其安全、有效，由国家药品监督管理局进行注册审批，获得第三类医疗器械产品注册证后方可进行生产[13]。需要注意的是，向我国境内出口医疗器械，均由国家药品管理局依据其风险程度进行备案或注册管理。

2.1 口腔扫描设备

用于口腔修复的口腔成像设备属于第二类医疗器械，包括口腔数字印模仪、口腔光学扫描仪等产品。口腔扫描设备通常作为非无菌器械提供给使用者，应在首次使用之前以及每次使用之后进行灭菌/消毒，以避免交叉感染。其与传统印模材料的监管区别在于，存在网络安全风险，通过口腔扫描设备获得的患者口内三维数据管理应遵照《中华人民共和国网络安全法》的有关要求。

2.2 口腔修复材料

3D打印口腔修复材料不同于骨科植入材料，在注册管理模式上有着区别，前者需作为单独的医疗器械进行注册。根据国家药品监督管理局医疗器械标准管理中心自2019年～2020年公布的分类界定文件，用作3D打印的金属、陶瓷、高分子树脂材料均按照第三类医疗器械进行管理，而传统工艺的如铸造、切削工艺的金属、陶瓷材料按照第二类医疗器械进行管理。

2.3 修复体

采用3D打印工艺生产出的定制式义齿根据原材料是否具有医疗器械注册证而区分不同的管理类别。按照国家药监局发布的《医疗器械生产质量管理规范附录定制式义齿》中定制式义齿生产质量管理规范的要求，生产按照第二类医疗器械注册的定制式义齿，应当采购经食品药品监督管理部门批准注册或备案的义齿原材料，其技术指标应当符合强制性标准或经注册或备案的产品技术要求。使用未注册或备案的义齿原材料生产的定制式义齿按照第三类医疗器械管理，并应当具有相应的生产许可。

2.4 其他相关医疗器械

口腔修复所涉及的其他医疗器械分类较明确。根据国家药监局发布的《医疗器械分类目录》，3D打印的修复体模型/蜡型、种植修复的替代体/导板为第一类医疗器械，种植体通过外科手术方式将其植入人体缺牙部位的上下颌骨内，属于第三类医疗器械。而3D打印设备、CAD软件不作为医疗器械进行管理。

3.讨论

3.1 口腔修复性能的验证要求

3D打印技术的发展为口腔修复提供了更多的方法和选择，修复体、种植体作为其最终的成品，其性能不应降低，但关于3D金属打印出的修复体和种植体在力学性能、生物相容性及抗腐蚀性等方面与传统工艺是否相同，是否符合国家标准，仍需进一步研究[14]。口腔修复涉及口腔医生、材料生产商、义齿加工中心，要保证修复体、种植体的性能要求，就要从源头管控，由材料生产商明确口腔修复材料的性能要求和经验证的推荐的打印参数。

以金属类材料而言，用于3D打印的口腔修复金属材料要求金属粉末原料应具备纯度高、球形度好、粒径分布合理可控、氧氮含量低、有良好流动性等特点[15]。此部分的验证要求在YY/T 1702-2020《牙科学 增材制造 口腔固定和活动修复用激光选区熔化金属材料》中进行明确。金属粉末的关键性能指标主要包括化学成分、球形度、粒度及分布、粉末流动性等。除了考察金属粉末的特性外，还应检测打印件的关键性能指标，如密度、表面粗糙度、耐腐蚀性、抗晦暗、线胀系数、拉伸性能、弯曲性能、翘曲变形、夹杂物和孔隙率等[16]。同时还应开展金属粉末与打印设备关键工艺参数的匹配性研究，关键工艺参数包括激光功率、激光能量密度、扫描速度、光斑直径、扫描间距、扫描策略、铺粉厚度、气氛保护、支撑结构、打印方向、成形室温度等，从而明确金属粉末性能最差情形和打印工艺的参数设置区间。

3.2 口腔修复性能的临床确认

目前，多个增材制造口腔修复金属粉末产品已经国家药监局批准上市，经过3D打印技术制造的定制式义齿也具有一定规模。口腔是一个复杂的电解质环境，评价口腔修复性能最有效直观的方式便是对修复患者进行定期随访。

有研究显示，口腔修复扫描设备的应用使得3D组患者的手术时间比对照组短，术中出血量比对照组少，提高了口腔修复过程的舒适程度。修复手术后3D组患者面容及咬合关系的恢复优良率比对照组显著提高，手术前、后下颌骨各位点的移动距离均显著减小，患者对外貌恢复的满意度评分更高[17]。

对3D打印口腔修复体产品而言，苑翔等[18]研究修复后牙周组织情况发现，SLM钴铬合金烤瓷冠与传统钴铬合金烤瓷冠修复后3个月，两组在牙周指标和炎症因子方面较修复前无明显变化，修复后6个月，常规钴铬合金烤瓷冠白细胞介素-10较修复前显著增加，从而提示SLM钴铬合金烤瓷冠较常规钴铬合金烤瓷冠对牙周组织影响更小。陈克南等[19]研究修复体的适合性发现，SLM组冠或嵌体的组织面及边缘与基牙牙体之间的间隙小于铸造组、也小于临床普遍接受的120μm的标准。黄硕等[20]长期的随访数据显示，进行过3D打印个性化根形钛合金种植体修复的患者术后1年的观察期内种植体成功率为100%，功能性负载后种植体颈部骨水平无变化，种植体根部无透射影。

3.3 小结

目前，3D打印技术在口腔修复领域的应用不仅停留在研发试验阶段，满足口腔修复体力学性能和精度需要的材料以及3D打印工艺不断涌现。正逐步建立从牙齿数字三维数据高精度测量、口腔修复体设计、3D高精度打印以及功能匹配评价的系统应用，形成高效低成本的口腔修复应用系统，并形成产业化，以面向更多的口腔医疗机构，造福于更多的口腔修复患者。