合金的硬度和熔点 新型激光烧结成型蜡熔点及硬度实验研究

　　[摘要]目的：检测新型激光烧结成型蜡质材料(SW－1)的熔点与硬度，并与现有激光烧结成型蜡及临床常用牙科基板蜡比较，评价其应用到颌面缺损修复领域的可行性。方法：通过改变现有隆源激光烧结成型蜡的配方，研制新型激光烧结成型蜡(SW―1)。针对SW―1、常用型红蜡片和现有隆源激光烧结成型蜡三种材料，用DSC热分析仪分析测定熔点，邵氏A硬度测试仪测定硬度，并对结果进行比较分析。结果：SW-1、常用型红蜡片和隆源激光烧结成型蜡的熔点分别为61．1℃±1．63℃、61．7℃±1．96℃、78．3℃＋1．07℃，硬度分别为75．2HA ±0．62HA、74．OHA±0．54HA、94．0HA±0．38HA。结论：SW―1与现有隆源激光烧结成型蜡相比，熔点与硬度有很大降低，而与常用型红蜡片接近，有应用于颌面缺损修复领域的可能性。
　　[关键词]蜡；选择性激光烧结：熔点；硬度
　　[中图分类号]R783　[文献标识码]A　[文章编号]1008―6455(2007)01―0088－03
　　
　　颌面缺损修复对于恢复患者的容貌和部分生理功能，帮助患者重新树立生活信心，提高生活质量具有重要的生理和心理治疗意义。近年来，快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术被引入颌面缺损修复领域，显著提高了赝复体的制作效率和仿真效果，为颌面赝复学的发展开辟了新的途径。选择性激光烧结(SeleCtiVe Laser Sintering，SLS)作为RP技术的重要方法，可直接烧结蜡粉制作蜡型，应用于颌面赝复体制作独具优势。
　　蜡被引入RP领域作为SLS成型材料起步比较晚，据报道至今仅有华北工学院、北京隆源公司、美国DTM公司在开展SLS成型蜡料的研发工作且所研制蜡料主要针对工业应用，诸多性能与树脂类材料相近，不适用于颌面缺损修复领域。目前尚无一种完全满足颌面缺损修复临床应用需要的激光烧结成型蜡。为此，本课题组研发了新型激光烧结成型蜡(SW―1)。本实验旨在测定分析SW―1的熔点与硬度，为其后续研究及实际应用提供实验及理论依据。
　　
　　1　材料与方法
　　
　　1．1材料与设备：新型激光烧结成型蜡SW―1(本课题组与隆源公司合作研发)；常用型红蜡片(上海医疗器械股份有限公司)；隆源激光烧结成型蜡粉(北京隆源自动成型有限公司)：Instrument-2910型DSC热分析仪(TA公司，美国)；邵氏A指针橡胶硬度测试仪(CV公司，英国)；恒温水浴箱。
　　1．2方法：激光烧结成型蜡是由多种有机物合成的复合蜡，调节配方的比例会改变其熔点及硬度。本课题组通过调整隆源公司现有激光烧结成型蜡的配方，研制了新型激光烧结成型蜡SW―1。本实验测定并分析了SW-1、常用型红蜡片、隆源激光烧结成型蜡的熔点及硬度。
　　1．2．1熔点的检测：用DSC热分析仪分别做出SW―1、常用型红蜡片、隆源激光烧结成型蜡粉的DSC曲线，求出各自熔点。测试条件：升温速率5．0℃／min，氮气氛围，样品质量8mg左右，TA Universal AnalysiS软件处理数据。
　　1．2．2硬度的测试：24℃水浴中，用邵氏A指针橡胶硬度测试仪分别测试SW-1、常用型红蜡片、隆源激光烧结成型蜡的邵氏硬度。测得数据依据中华人民共和国国家标准GB／T14235．5-93熔模铸造模料表面硬度测定方法中推荐精密度的检验方法进行处理。
　　1．2．3统计学方法：采用SPSS11．0软件对测量结果进行分析。分别对SW―1与常用型红蜡片、SW―1与隆源激光烧结成型蜡的熔点及硬度采用Dunnett-t检验。
　　
　　2　结果
　　
　　SW―1、常用型红蜡片、隆源激光烧结成型蜡的DSC曲线如图1～3所示，熔点与邵氏A硬度测定结果见表1。
　　
　　
　　
　　
　　
　　3　讨论
　　
　　3．1 RP技术在颌面缺损修复中的应用：RP技术应用于颌面缺损修复可以大大简化赝复体的制作过程，提高仿真效果。据报道，RP技术有多种方法，例如熔化沉积制造法(FDM)、立体印刷法(SLA)、SLS法等，都有应用于颌面赝复体制作的实例。RP技术制作颌面赝复体的技术路线如下：获取患者缺损区以及健侧(如单侧耳、眶缺失)或是替代者器官(如鼻缺损)的三维模型→应用软件进行模型设计和三维重建，输出STL文件→快速成型机加工出实际模型→替换为硅橡胶模型。
　　在临床实际应用中，由于受到数据采集精度和快速成型加工精度的限制，RP技术所制模型不能精细反映出组织结构表面的细微特征，例如皮纹、毛孔等，而且患者对于修复效果有个性化要求。因此，模型需要进行精修，并经患者试戴满意，方可替换为硅橡胶赝复体。
　　3．2 SLS及其成型材料在赝复体制作中的应用：RP技术的各种方法中，只有SLS可以直接制作蜡模型。其它RP方法制作的模型，如树脂模型、纸质模型等，需要翻制为蜡型才可进行精修，并最终替换为硅橡胶模型。由此体现了SLS在赝复体制作中的优越性：无需中间模型转换，减少了制作环节。但是，目前这种优势并未得到发挥。
　　目前国内外有关激光烧结成型蜡的研究报道较少，所研制蜡主要针对工业应用。因工业模型多用来进行高温铸造，具有精密度高、强度高、耐磨损等特点，所以这些蜡的性能与树脂类材料相似，突出表现为高硬度、高熔点，在赝复体制作中难以操作，导致了SLS制作的蜡型也要进行模型转换才能顺利完成赝复体的制作。
　　3．3新型激光烧结成型蜡SW-1的优点：临床实际操作显示，现有隆源激光烧结成型蜡所制模型，常温下用蜡刀难以雕刻，用烤热的蜡刀或电蜡勺修整会出现粘器械、拉丝等现象，蜡型表面用酒精喷灯处理后无明显变化。蜡型装盒、包埋后，在开�过程中，需长时间沸水浴才能打开，且开盒后残余大量蜡不能水浴去除，需借助器械刮除和高压气枪冲洗才能去净。
　　本实验结果显示，与现有隆源激光烧结成型蜡相比，SW-1的熔点及硬度均有显著降低，有统计学差异；而与临床常用型红蜡片相比，均无统计学差异。临床实际操作中，SW-1制作的模型可用蜡刀进行细微结构雕刻，在用电蜡勺烫制菲边的过程中也无粘器械等现象发生，酒精喷灯处理后的模型表面光滑平整。而且SW-1所制蜡型在替换为硅橡胶的过程中，常规沸水浴即可开盒、去蜡。这解决了现有激光烧结成型蜡所制模型可操作性差的问题。实验结果表明，SW-1的熔点和硬度满足颌面缺损修复领域的临床需要。
　　
　　4　结论
　　
　　SW-1是一种具有研究价值和实际应用前景的新型激光烧结成型蜡，本实验为其后续研究及临床应用提供了实验及理论依据。
　　编辑／何志斌
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。