快速原型制造技术（rapid prototyping manufacturing technology，RPMT）又有快速成型、即时制造等不同称谓。20世纪80年代起源于日本、，很快发展到美国和西欧，是近20年来制造技术领域的重大突破。1990年RPMT开始应用于医学领域 ，1992年前后用于口腔领域中，当时Klein等、在与传统车床加工技术相比较后指出RPMT的快捷、准确的特点将在包括口腔在内的医学领域中大有作为，这已在RPMT的快速发展中得到印证。

　　1 RPMT的发展

　　RPMT是随着CAD/CAM技术、数控技术、激光加工技术、材料技术而发展起来的，与机械工程、检测技术、电子与信息技术密切相关，可以与电铸、电弧喷涂、等离子喷涂、等离子熔射成型、浇注、精密铸造、电火花等特种加工方法相组合。上世纪80年代美国3D System公司是唯一生产快速原型制造设备的公司，至96年底，全世界已安装1400多套，1998年由RPMT产生的直接经济收入高达10亿美元、。国内93年首次发表有关文章、，94年由清华大学牵头成立了快速原型制造集团，随着对RPMT研究的深入，它在各领域的应用迅速展开。目前采用专门的成型设备，最高精度可达0.001mm，层厚±0.005mm，成型的零件尺寸最大可达800mm×1600mm×500mm（如清华大学的SSM-1600），速度为数小时至数十小时/件。

　　2 RPMT分类及各自特点

　　随着此技术的不断改进，学者们制造出多种在原理、结构上不同的RPMT设备，使其精度、速度不断提高，相应的RPMT在医学领域应用的深度和广度也不断加大。RPMT通常是按制造工艺原理进行分类的，现将已在口腔领域应用的几种较成熟的技术介绍如下：

　　（1）立体印刷成型（Stereo Lithography Apparatus，SLA）又称光敏液相固化、立体光刻、立体造型等。此技术是最为成熟、应用最多的一种。采用SLA法能制造精细的原型，表面质量好，可直接制造塑料件。制件多为透明体。还可用SLA进行微型制造，日本Kyushu Institute of Technology曾生产出约50μm的模型。不足为SLA法只适用于制作体外模型，较难生成具有生物活性的微观结构；在成形中存在体积变化，增加控制难度；SLA设备较昂贵，光敏树脂成本较高。近年国内一些设备如西安交大LPS和CPS系列SLA机和相应光敏树脂的研制，已使制件成本大幅下降。

　　（2）层合实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）。该法能制造大尺寸原型，设备及成型材料价格低，成型的模型无内应力及变形，精度高；强度和刚度高；制作时间短。与SLA相比因无需支撑而更利于复杂自由曲面制作。不足为材料的耐侯性、粘结强度与所选的基材及胶种很密切；废料分离较费时间。国内清华大学的SSM和华中理工大学的ZIPPY系列是较好的LOM机型。目前LOM工艺正向可选材料的多样化发展（如金属薄板及陶瓷材料等）。

　　（3）选域激光烧结（Selected Laser Sintering，SLS）。该法一般不加粘结剂也无后续处理，因此可形成高强度的模型；不需要支撑；模型精度高（粒径小于0.1mm时可达±0.01mm），如用蜡粉可直接制造精密铸造蜡模。早期的SLS法因难以去除孔隙间的粉末而较难胜任细胞载体框架结构的制造，但目前SLA的发展已能让使用者通过控制参数来调整烧结生成物的内部微结构（孔隙和孔径）。SLS的不足为烧结中单位面积吸收功率精确控制有一定难度；有时模型表面相对粗糙，需适当焙烧固化并打磨。国内有华中理工大学的HRPS-Ι等机型。

　　（4）熔融沉积造型（Fused Deposition Modeling，FDM）又称熔化堆积法，熔融挤出成模等。该法不采用激光，成本低、体积小、制作速度快、无污染。不足为精度相对较低；也有体积变化；FDM法因需加热而仅适合制作在加工过程中不添加生长因子等活性物质的支架。国内有清华大学的MEM-250等机型。

　　（5）三维喷涂粘接（Three-dimensional Printing and Gluing，TDP）又称三维打印、陶瓷壳法。该法在制造过程中可以改变材料从而产生多种不同材料、颜色、力学性能、热性能组合的复合或非均质材料模型。TDP应用范围广，尤其可制作陶瓷模；成本较低；制件速度非常快。最适合制作非均质和多孔型结构，实现功能梯度材料堆积成形，有希望成为制备生物工程支架（精细结构喷射堆积成形）的主要工艺方法、。主要问题是精度和表面粗糙度稍差、有的材料易变形甚至可出现裂纹。

　　3 RPMT在口腔医学领域的应用情况

　　大体上可分为3个阶段：初级阶段: 用于诊断学和操作的生物实体模型；中级阶段(相容性生物模型)：用于治疗学和康复工程的植入体；高级阶段(高级生物模型)：人工器官(可参与代谢过程的“真正”骨)。目前主要集中在前两个阶段。

　　3.1 在口腔修复领域中的应用

　　在口腔科其他领域，RPMT同样对传统工艺提出挑战。在口腔修复领域中有许多应用实例，他们利用RPMT技术制作患者牙冠、牙槽骨等的三维模型，根据模型设计、制作、和安装义齿。Witkowski等、利用SLA技术与失蜡法相结合给患者制作可摘义齿，效果满意且大大缩短了制作时间。Wu等、利用 RPMT方法辅助制作了铸钛牙冠，且浇铸前使用商用软件对铸道进行了优化设计。他认为此技术在替代传统的“取印模和上蜡”等步骤上有着巨大的潜力。美国麻省理工学院的J.Grau等人采用TDP技术制备了用于粉浆浇注的氧化铝陶瓷模以代替传统的石膏模，因其具有更高的强度，并可加热至几百度以缩短干燥时间、。。国内高勃等、利用LOM法制作全牙列模型，有很好的几何相似性，为进一步应用激光烧结金属或陶瓷粉末直接制作口腔修复体奠定了基础。

　　3.2 在口腔种植领域中的应用

　　做种植义齿时，CT等影像技术对周密的手术计划有很大帮助，RPMT在口腔领域的应用使得这些数字影像发挥了更大的作用：Sarment等、发现仅在CT影像指导下进行种植手术，术前计划与术后相比，在牙槽嵴植入点平均相差1.5mm.，骨内种植体顶点相差2.1mm；在SLA模型指导下进行手术这两个值分别减小到0.9mm和1.0mm。Sader等、对23个患者利用RPMT的可视化实体预测上颌牙槽骨重度萎缩的患者上颌窦提升并植入种植体后颌面部的外形轮廓，指导手术，结果全部患者对手术效果满意。

　　3.3 在口腔内科及正畸科领域中的应用

　　Kim等、报道了一个接受口腔内科治疗的患者，甲状腺功能减退1年后发现有多发侧副根管侵入性牙根吸收，他利用RPMT制作了一副牙齿后，很快明确了发生的位置和面积。健康的牙周膜中活性细胞的保持对于牙齿自体移植的成功起着非常重要的作用，因而缩短体外操作时间意义重大。Lee等、利用 RPMT制作了供区牙齿模型，在受区比测合适后再取供区牙齿进行移植，结果减少了手术时间，总共移植的22颗牙齿的牙周膜良好。

　　RPMT在正畸科也有用武之地。如Wiechmann D等、利用RPMT给患者制作个性化的正畸托槽，减小了托槽体积使患者感觉舒适，且减少了托槽意外脱落的发生。

　　3.4 口腔颌面外科领域的应用

　　SLA、LOM、SLS、FDM、TDP等技术先后用于这一领域，在辅助诊断（骨折、关节强直甚至是阻生齿）、制定计划、模拟手术、治疗等方面发挥了重要作用。如邱明国等、曾用LOM法制出颞骨的纸质实物模型，可用于复杂耳神经外科术前设计，也可模拟手术操作。

　　对于由先天缺损、创伤、颅骨切除减压术后、感染等因素引起的颅面部骨组织较大缺损（如14.7cm×12.0cm、）的硬组织替代问题。通过LOM（如Ono等、用HA陶瓷给9个患者修复大而复杂的颌骨缺损）或FDM（如Eppley等、给13个患者进行了颅骨重建）制作个性化赝复体，可大大节省手术操作时间及患者在射线中暴露的时间，减少术中及术后的并发症，缩短患者的住院日。有人做过统计、：应用RPMT后，诊断正确率提高29.60％，操作准确度提高36.23％，手术时间提高17.63％，使得原来通过几次手术才能完成的复杂矫形手术有望一次完成。

　　RPMT近来还是组织工程中细胞载体支架的主要部分，这无疑是组织工程中极为重要的一环。Schantz等、在新西兰白兔颅骨上造成15mm直径的缺损，然后以可降解的聚已酸内酯(polycaprolactone，PCL)为原料用FDM设备“复制”有一定孔隙的缺损处“颅骨”，和纤维蛋白胶一起作为支架，经与成骨细胞共培养3天后植入体内，3个月后形态恢复良好，强度达正常骨的60％，屈服力达正常骨的85~90％。国内清华大学也进行过类似实验、将分子量接近10万的聚乳酸（PLA）复合上HA、胶原和BMP通过TMF技术制作出直径和高均为5mm的多孔圆柱，将其置入狗桡骨缺损处后发现明显利于骨组织愈合。

　　4 展望

　　RPMT特别适合小批量、复杂（如凹槽、凸肩、空心、嵌套等）、异形产品的直接生产；不同工艺原理的设备容易实现模块化，可互相切换；可借助互联网，进行远程制造服务；可用材料广泛（如树脂、塑料、纸、石蜡、薄膜、金属或陶瓷的粉末、箔、丝等等）；制造过程无振动、噪声，基本没有下脚料，是一种环保型制造技术，从理论上讲原料利用率可达100％等等。因此目前在国外的口腔医学领域正被大力发展，并且具有广阔的前景和巨大的发展空间。