随着我国人口老龄化的加剧,牙列缺损和牙列缺失患者逐步增多。尽管种植义齿修复发展迅速,但由于患者自身口腔状况、经济条件等原因,可摘局部义齿（removable partial dentures,RPD）仍在临床中广泛应用。RPD是利用口内余留牙齿、黏膜等软硬组织获得支持,恢复缺失牙和缺损组织的形态及功能,患者能自行摘戴的修复体。它具有适应证广、费用低以及便于修理等优点,是我国牙列缺损常用的修复方法之一。传统RPD支架制作采用失蜡铸造法,该工艺需在灌注的模型上完成,制作过程复杂,对支架进行力学分析和形态优化较为困难,支架设计主要靠经验完成,缺乏相应的检验和验证。近年来,随着口腔CAD/CAM技术在修复领域的不断发展和普及,RPD支架制作正逐渐摆脱以往制作熔模、包埋铸造等复杂流程实现数字化。数字化支架设计不仅易于修改、保存,便于医技沟通,数字化模型更是为支架的优化设计提供了便利。数字化支架制作采用3D打印技术,所需加工时间短,材料利用率高,节约了人力物力。但是数字化支架制作过程中还存在一些不足,比如数字化模型制取受精度、压力印模等限制多采用口外扫描;支架设计仍然依靠医师和技师的经验,缺少形态优化;3D打印金属的力学性能受打印参数、热处理等影响较大等。与此同时,对数字化支架设计优化时,由于支架结构复杂,应用逆向工程技术生成实体模型,再通过有限元法对其进行结构和强度分析比较困难,效率不高;特别是将支架优化设计应用于临床中,如果对每位患者均采取CT扫描建立完整口腔组织模型进行分析,这将使得其难以广泛开展。为了解决上述问题,本研究拟在3D打印钴铬合金力学性能及断裂特性研究的基础上,基于上颌Kennedy II类牙列缺损模型建立数字化模型与支架结构,采用有限元法构建优化模型,分析支架、基牙及牙槽嵴等受力情况,探讨3D打印RPD支架优化设计的可行性,并对支架设计进行形态优化。根据优化结果采用3D打印技术制作钴铬合金支架完成病例修复,并观察义齿修复效果,以期为临床3D打印RPD支架设计提供参考。本研究包括以下三部分实验:1.3D打印钴铬合金的机械性能研究按照ISO 22674牙科学修复用金属材料标准,采用选择性激光熔化成形技术制备3D打印钴铬合金试样（SLM组）,测试其力学性能,以铸造钴铬合金为对照（铸造组）,评价其应用于RPD支架制作的可行性。分别对SLM组和铸造组拉伸试样的断面进行扫描电镜观察,分析试样的断裂特征,并使用能谱仪对试样材料的化学成分予以表征。结果表明:3D打印钴铬合金试样表面完整,内部无缺陷。SLM组试样的弹性模量（192.26±27.71GPa）、屈服强度（532.61±11.56MPa）和维氏硬度(420.55±35.33HV0.1)略低于铸造组试样（P＞0.05）,但抗拉强度（1101.64±8.37MPa）和延伸率（34.60±0.80%）均高于铸造组试样（P＜0.05）。SLM组试样断口处可见颈缩现象,而铸造组试样断口处颈缩不明显。电镜照片显示,SLM组试样断面存在分层,高倍镜下可见韧窝状花样形貌,铸造组试样断面可观察到光滑表面;两组试样的主要组成元素均为Co、Cr和Mo,且在加工前后略有减少,但变化不大。2.3D打印可摘局部义齿支架优化设计的可行性研究选取健康成年女性志愿者一名,使用藻酸盐印模材制取上颌印模,灌注石膏后制备Kennedy II类牙列缺损模型,通过模型扫描仪获取数字化模型,并将其导入3Shape Dental System软件中进行RPD支架设计。基于数字化模型和支架表面三角面片网格,采用有限元直接建模法构建3D打印RPD支架优化模型。通过锥形束CT扫描获取志愿者颞下窝上缘至下颌骨下缘的影像数据,利用Mimics软件分离出义齿基牙,构建包含牙齿及牙周膜结构的对照组模型,分析牙齿和牙周膜对支架受力的影响,探讨3D打印可摘局部义齿支架优化设计的可行性。结果表明:数字化模型基牙支托凹、隙卡沟等形态清晰,数字化支架结构完整,支架与模型间适合性良好。优化模型不仅包含支架固位网、支托等复杂部件,还一定程度模拟义齿与口腔组织间的关系,具有较好的几何和生物相似性。优化模型避免了CT扫描给患者带来的辐射,提高了建模效率,其支架的应力分布及位移变化与对照组模型基本一致,能够为临床3D打印RPD支架设计提供参考。3.3D打印可摘局部义齿支架优化设计的临床应用在优化模型基础上,比较腭板和腭杆两种大连接体设计支架的应力分布及其对口腔组织受力的影响,选择最佳的大连接体类型,并对支架表面应力集中区域进行优化。制定纳入和排除标准,临床上收集上颌Kennedy II类牙列缺损患者,依据前期优化结果采用3D打印RPD支架进行义齿修复,并观察临床效果。结果表明:采用腭板设计支架的应力相对较小,且分布更加均匀,而腭杆设计支架在小连接体和卡环等直角转弯处更加容易出现应力集中,基牙部位应力也较腭板设计的支架大,不利于牙周组织健康。腭板设计的支架优化后,应力集中区域明显减少,且基牙受力更加均匀。临床3D打印支架试戴时适合性、稳定性较好,义齿咬合良好,无明显压痛点,患者对最终的修复效果表示满意。结论:1.3D打印钴铬合金具有较高的机械强度,其塑性加工性能优于铸造钴铬合金,能够满足临床可摘局部义齿支架的制作要求。2.应用口外扫描技术制取游离端牙列缺损的数字化模型,该模型具有精确度高、稳定性好等特点,为3D打印可摘局部义齿支架的优化设计奠定了基础。3.基于数字化支架采用有限元法构建优化模型,其计算结果与包含牙齿及牙周膜结构的模型相一致,具有较好的可信度;研究结果证明了该方法的可行性,能够为临床3D打印可摘局部义齿支架的优化设计提供理论指导。4.上颌Kennedy II类牙列缺损可摘局部义齿支架设计时,对连接体、卡环等部位进行优化,能够使支架应力分布更加均匀,有利于口腔组织健康。采用优化设计后的3D打印支架对患者进行义齿修复,取得了良好的临床效果。