3Dプリンティング義歯の真正性と精度に及ぼす支持構造の影響：in vitro試験

Effect of support structures on the trueness and precision of 3D printing dentures: An in vitro study.

抄録

目的:

積層造形は総義歯の製作に革命をもたらした。しかし、このプロセスには、印刷中に試料を保持する構造部品である支持構造が関与しており、不利になる可能性がある。そこで、このin vitro研究では、3Dプリント義歯床の様々な体積および面積分布に対する支持構造の縮小効果を比較し、精度に基づく最適なパラメータを決定した。

PURPOSE: Additive manufacturing has revolutionized the fabrication of complete dentures. However, this process involves support structure, which is a construction part that holds the specimen during printing, and may prove to be disadvantageous. Therefore, this in vitro study compared the effect of support structure reduction on various volume and area distributions of a 3D-printed denture base to determine optimal parameters based on accuracy.

方法:

上顎総義歯床製作用ファイルをリファレンスとして使用した。20個の義歯床を4つの条件で3Dプリントした（合計n=80）：支持構造縮小なし（コントロール），口蓋支持構造縮小（条件P），境界支持構造縮小（条件B），口蓋および境界支持構造縮小（条件PB）．印刷時間と樹脂消費量も記録した。すべての取得データの凹面真度と精度を3D解析ソフトウェアにエクスポートし，義歯床の寸法変化を二乗平均平方根推定値（RMSE）を用いて解析して幾何学的精度を評価し，カラーマップパターンを作成した．ノンパラメトリックのKruskal-Wallis検定およびSteel-Dwass検定（α＝0.05）により、蓄積されたデータを分析した。

METHODS: A complete maxillary denture base construction file was used as reference. Twenty denture bases were 3D printed under four conditions (total n=80): no support structure reduction (control), palatal support structure reduction (Condition P), border support structure reduction (Condition B), and palatal and border support structure reduction (Condition PB). Printing time and resin consumption were also recorded. The intaglio surface trueness and precision of all acquired data were exported to a 3D analysis software, and the dimensional changes to the denture base were analyzed using the root-mean-square estimate (RMSE) to assess geometric accuracy and generate color map patterns. Nonparametric Kruskal-Wallis and Steel-Dwass tests (α=0.05) analyzed the accumulated data.

結果:

コントロールは、真度、精度ともにRMSE値が最も低かった。それにもかかわらず、精度では条件Bよりも有意に低いRMSEを示した（P=0.02）。条件PとPBは、口蓋部における負の偏差のため、カラーマップパターンに関して、コントロールと条件Bよりも高い保持率を示した。

RESULTS: Control had the lowest RMSE values for trueness and precision. Nevertheless, it demonstrated a significantly lower RMSE than that of Condition B (P=0.02) in precision. Owing to negative deviation at the palatal region, Conditions P and PB had higher retention than Control and Condition B regarding the color map pattern.

結論:

本研究の限界の範囲内で、口蓋支持構造および境界支持構造の削減は、リソースとコストの節約を伴う最適な精度を示した。

CONCLUSIONS: Within the limitations of this study, the reduction of palatal and border support structures showed optimal accuracy with resource and cost savings.