3次元的にプリントされた歯列矯正用クリアアライナーデザインの寸法精度に及ぼすプリント方向と紫外線硬化時間の影響

Effect of print orientation and duration of ultraviolet curing on the dimensional accuracy of a 3-dimensionally printed orthodontic clear aligner design.

抄録

序論:

本研究は、3次元（3D）印刷を用いて直接作製したクリアアライナーデザインの寸法精度に及ぼす印刷方向と紫外線（UV）硬化時間の影響を調査することを目的としたものである。

INTRODUCTION: This study aimed to investigate the effect of print orientation and ultraviolet (UV) light curing duration on the dimensional accuracy of a clear aligner design fabricated directly using 3-dimensional (3D) printing.

方法は以下の通りです。:

マスターとなるクリアアライナーのデザインファイルを、造形プラットフォームに対して3つの異なる造形角度（平行（Horizontal）、垂直（Vertical）、45°（45-Degree））を用いて、ステレオリソグラフィープリンターで3Dプリントした（n=10/グループ）。その後、45°の向きで、プリント後の処理を3つのグループに分けてアライナーを印刷した。紫外線と熱の照射を0分（No Cure）、80℃での紫外線照射を20分（20 Minute）、80℃での紫外線照射を40分（40 Minute）とした（n=10/グループ）。各パーツをデジタルスキャンし，3D偏差解析用の入力ファイルと重ね合わせた。統計解析には，一般化線形混合モデルとポストホックTukey対比を適用した。

METHODS: A master clear aligner design file was 3D printed on a stereolithography printer using 3 different build angles with respect to the build platform: parallel (Horizontal), perpendicular (Vertical), and 45° (45-Degree) (n = 10/group). The 45° orientation then was used to print aligners for 3 postprint processing treatment groups: 0 minutes of UV light and heat exposure (No Cure); 20 minutes of UV light exposure at 80C (20 Minute), and 40 minutes of UV light exposure at 80C (40 Minute) (n = 10/group). Each part was digitally scanned and superimposed with the input file for 3D deviation analysis. A generalized linear mixed model and post-hoc Tukey contrasts were applied for statistical analysis.

結果:

3Dプリントされたアライナーを光学的にスキャンすることが困難であったため、いくつかのサンプルとNo Cureグループは分析から除外された。また、プリント後の処理条件を分析したところ、臨床的に許容される範囲内（0.250mm）であった。カラー偏差マップは、印刷されたアライナーデザインの臨床的有用性に影響を与える可能性のある、局所的な寸法偏差を示していた。

RESULTS: Difficulties were encountered in optical scanning of 3D-printed aligners, resulting in the exclusion of some samples and the No Cure group from the analysis. The average positive and negative deviations were not statistically significantly different among the print orientations, and postprint processing conditions were analyzed and fell within limits of clinical acceptability (0.250 mm). Color deviation maps illustrated localized areas of dimensional deviation that may affect the clinical utility of the printed aligner design.

おわりに:

印刷方向と印刷後の硬化時間は、調査した条件下では、3Dプリントされたアライナーデザインの全体的な精度にほとんど影響しない。しかし、3Dプリントされたアライナーの臨床的有用性に対して、場所に応じた偏差が与える潜在的な影響を今後の研究で考慮する必要がある。

CONCLUSIONS: The print orientation and postprint curing duration have little effect on the overall accuracy of the 3D-printed aligner design under the conditions investigated. However, the potential effects of location-specific deviations on the clinical utility of 3D-printed aligners should be considered in future studies.