Научно обоснованный клинический анализ 3D-печати в стоматологии

8 марта 2023
290

Технологии приводят к смене парадигмы во всех областях здравоохранения. В стоматологии случились значительные перемены в этом направлении. Наряду с новыми инструментами оцифровки, производственные процессы и материалы развиваются с такой высокой степенью интенсивности, что они меняют понимание новых данных, и переопределяют подход к рабочим процессам. Стремительная разработка этих новых стоматологических материалов усложняет процесс принятия решений профессионалами-стоматологами, то, как проводятся исследования и как быстро собираются доказательства, подтверждающие эти новые решения и протоколы.

Применение научного подхода в стоматологии

Применение научно обоснованного подхода к цифровой стоматологии

Дальновидные специалисты-стоматологи, стремящиеся получить подробные результаты при использовании новых материалов для 3D-печати, могут разочароваться, задаваясь такими же вопросами, что и при использовании традиционных материалов. Чтобы избежать разочарования, следует рассмотреть следующие направления исследований при оценке нового решения для 3D-печати.

Сравните варианты производства и категории

Понимание современных материалов начинается с понимания различных методов производства, для которых они используются. Здесь представлены три ключевые области различия в порядке возрастания специфичности.

Сравнение традиционного и цифрового производства

Сегодня цифровой клинический процесс включает в себя четыре основных этапа: оцифровка стоматологических данных пациента (с помощью внутриротового сканирования, КЛКТ, фотографирования, а также статической и динамической окклюзии), проектирование (с помощью программного обеспечения САПР), производство (фрезерование или 3D-печать) и заключительные этапы производственного процесса (термоформование или другие). Точно также, как мы понимаем традиционный рабочий процесс, нам нужно понимать, как методы внутриротового сканирования и САПР могут повлиять на результат печати.

Некоторые аспекты остаются прежними. Например, последствия несоблюдения протоколов и инструкций производителя одинаковы как для традиционных, так и для цифровых рабочих процессов: неточное некачественное внутриротовое сканирование приведет к дефектной виртуальной модели, точно также, как и плохой слепок приведет к неточной модели.

Некоторые аспекты поменялись. С помощью цифрового рабочего процесса точность и безошибочность могут быть количественно измерены, например, с помощью сканирования поверхности и сравнения с цифровым слепком (фото 1). Это имеет основополагающее значение для прогнозирования того, как все составляющие будут адаптироваться внутри полости рта, и дает дополнительное преимущество в виде уверенности, как для врача, так и для пациента в том, что протезы и приспособления соответствуют состоянию пациента с достаточной точностью.

Фото 1a и 1b: Анализ поверхности окклюзионной шины (а) и направляющей капы (b)
Анализ поверхностей окклюзионной шины

Кроме того, сроки изготовления цифровых продуктов могут повлиять на график приема пациента. Например, для полного протезирования цифровой рабочий процесс требует вдвое меньшего количества назначений по сравнению с традиционными рабочими процессами. Более того, в случае потери или поломки изготовление нового зубного протеза можно легко повторить, используя уже имеющиеся цифровые файлы.

Сравнение фрезерования и 3D-печати

Фрезерование используется в стоматологии дольше, чем 3D-печать. Наиболее существенное различие между этими двумя технологиями заключается в том, как они проводятся. Фрезерование, или субтрактивное производство, начинается с цельного куска материала, такого как полиметилметакрилат (ПММА) или диоксид циркония, с использованием режущих инструментов для удаления материала до тех пор, пока не будет достигнута окончательная форма. В то время как, 3D-печать, или аддитивное производство, напротив, использует различные процессы для придания исходному материалу окончательной формы, слой за слоем. В стоматологических 3D-принтерах обычно используется вязкая жидкая смола, которая вступая в реакцию со светом, превращается в твердую, с использованием лазера или другого источника света для избирательного воздействия света на изделие и полимеризации его на месте.

Учитывая разницу в характере производственных процессов, необходимо учитывать различные конструктивные параметры. При фрезеровании во время проектирования и подготовки реставрации или шины учитываются такие ограничения, как компенсирование радиуса фрезерования. При 3D-печати существует меньше конструктивных ограничений, но подготовка файла для изготовления детали требует большего внимания, такого как ориентация детали в принтере (фото 2) и использование надежных держащих конструкций для удержания детали в процессе печати (фото 3).

Фото 2: Дизайн модели для производства прозрачных элайнеров и ретейнеров, напечатанных горизонтально с основанием непосредственно на платформе сборки (1) или вертикально с суппортами (2)
Модель окклюзионной шины

Фото 3: Модель окклюзионной шины с поддерживающими конструкциями
Модель окклюзионной шины с поддерживающими конструкциями

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание каждого варианта производства имеют значение при анализе инвестиций. При фрезеровании важно учитывать общий объем отходов, образующихся при производстве, а также долгосрочные затраты на техническое обслуживание. При печати количество отходов сокращается благодаря особенностям производственного процесса, но некоторое оборудование требует почти такого же обслуживания, как фрезерные станки, а расходные материалы, такие как, емкости для смолы, могут быть дорогостоящими.

Наконец, важно проанализировать и понять материалы, доступные и разработанные для каждой производственной системы, и клинические показания, а также клинические сценарии, в которых стоматологи выберут ту или иную технологию.

Сравнение технологий 3D-печати

Как уже упоминалось, большинство стоматологических 3D-принтеров используют жидкую смолу в технологии, называемой фотополимеризацией в ванне, но существует несколько других технологий, включая Powder Bed Fusion (PBF) сплавление в порошковом слое (например, селективное лазерное плавление), экструзию материала (например, моделирование методом наплавленного осаждения (FDM) и струйное распыление материала. К категориям фотополимеризации в ванне относится также технология стереолитографии с низким усилием отрыва (LFS), улучшенной технологии SLA-печати, в которой используется ванна для печати с эластичным дном и перпендикулярным направлением лазерного луча по всей области печати (фото 4). При выборе технологии 3D-печати важно учитывать несколько аспектов, наиболее важными из которых являются точность, время изготовления и доступность материала.

Фото 4: Различные категории 3D-печати. SLA = стереолитография; DLP = цифровая обработка света; LFS = стереолитография с низким усилием отрыва
Различные категории 3D-печати

Точность может быть измерена несколькими способами. Достоверность и точность зависят от того, насколько точно изготовленная деталь соответствует цифровому файлу. Это может быть достигнуто за счет сочетания характеристик оборудования, таких как разрешение по осям x и y, высота слоя (разрешение по оси z) и размер лазерного пучка. Методы последующей обработки, такие как постполимеризация печатной детали, также могут повлиять на точность.

При быстром развитии клинической стоматологии тайминг имеет решающее значение. Однако время печати - это только один этап процесса. Подготовка файлов, последующая обработка и окончательная очистка деталей могут занимать больше времени, и, что особенно важно, именно эти этапы отнимают драгоценное время у техника и ассистента. При оценке скорости производства необходим обязательный расчет всего времени изготовления, а не только скорость печати.

Наконец, доступность материалов варьируется. Нужно понимать, что важнее - иметь универсальное оборудование или специализированное оборудование для определенных случаев использования. Следует изучить предполагаемый вариант использования и брать во внимание доступность материала, часто классифицируемого по тому, является ли он биосовместимым или нет — если он биосовместим, относится ли он к классу I или классу IIa — и предполагаемому применению. Также важно изучить сертификаты соответствия или декларации о соответствии на продукцию (Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США, правила ЕС по медицинскому оборудованию и другие) и предполагаемую пригодность для предполагаемого применения (фото 5 и 6).

Фото 5: Полный зубной протез, изготовленный из фотополимеров Denture Base Resin и Denture Teeth Resin (Formlabs) 50 мкм
Полный зубной протез

Фото 6: Реставрационная модель, напечатанная из фотополимера Model Resin V3 (Formlabs) 50 мкм
Реставрационная модель

Внимательно читайте протоколы и следуйте им

При отсутствии результатов in vivo ключевым является соблюдение правильных протоколов в соответствии с инструкциями производителя (фото 7). Производители проводят испытания в соответствии со стандартами Международной организации по стандартизации (ISO), чтобы гарантировать, что механические и биосовместимые свойства деталей, изготовленных из их материалов, подходят для их предполагаемого применения, и публикуют эти протоколы в своих инструкциях по эксплуатации. Точное соблюдение этих протоколов является обязательным для обеспечения биосовместимости и оптимальной производительности печатной детали.

Фото 7: Ключевым моментом является соблюдение правильных протоколов в соответствии с инструкциями производителя. IPA=изопропиловый спирт
Соблюдение правильных протоколов

Во многих опубликованных исследованиях изучалось, как механические свойства печатной детали могут изменяться при изменении этапов последующей обработки, но важно иметь в виду, что изменение этих параметров означает несоблюдение протокола, предусмотренного в инструкциях, и, таким образом, могут быть поставлены на карту безопасность и биосовместимость.

Рассмотрим in vitro и технические данные

Рандомизированные контролируемые клинические испытания и систематические обзоры предоставляют наиболее убедительные доказательства, но для их получения нужен один фундаментальный фактор: время. В свете стремительной разработки новых стоматологических материалов данные, полученные в лабораторных условиях, чрезвычайно полезны и являются хорошей отправной точкой для понимания характеристик материала. Производители стоматологических материалов должны понимать, что проведение исследований in vitro поможет сформировать предварительное доверие к материалам. Они должны быть сосредоточены на ответе на ключевые вопросы, такие как, как долго прослужит этот материал, каков протокол цементации этих новых материалов и какие клинические соображения необходимо учитывать на основе этого материала.

Стандарты ISO являются ценным ресурсом при анализе технических паспортов. Внедрение этих спецификаций выгодно для стоматологических сообществ, поскольку у них есть контрольные показатели и стандартизированные тесты, доступные для измерения производительности и качества стоматологических материалов. Как упоминалось в книге Филлипса "Наука о стоматологических материалах": "Стоматологам предоставляются беспристрастные и надежные критерии отбора. Осведомленность техников зуботехнических лабораторий и стоматологов о требованиях этих спецификаций имеет важное значение для признания ограничений стоматологических материалов, с которыми они работают”. Настоящее и будущее поколения должны быть ознакомлены со стандартами ISO в рамках традиционного стоматологического образования, чтобы руководствоваться ими при принятии клинических решений. Более того, это возможность протестировать и определить, достаточно ли этих стандартов или их необходимо обновить, чтобы охватить любые предстоящие новые категории материалов.

Производители материалов для 3D-печати публикуют паспорта безопасности и часто маркетинговые брошюры, которые могут содержать дополнительные технические данные. Чтобы получить важную информацию о характеристиках материала в отсутствие исследований in vivo нужно обязательно внимательно изучить эти документы, чтобы собрать важную информацию о том, как материал соответствует стандартам ISO.

Предпосылки для исследований

Конечно, доказательства не могут ограничиваться данными in vitro. Напротив, это основа и доказательства для того, чтобы учреждения начали проводить клинические исследования. Промышленность и исследовательские институты должны тесно сотрудничать, чтобы помочь собрать эти данные и начать проводить исследования in vivo, как только материал будет доступен. Чтобы получать соответствующие и значимые клинические доказательства в соответствующие сроки, необходимо разрабатывать новые стратегии исследования. Поскольку новые технологии и материалы для 3D-печати появляются на рынке так быстро — каждый год на коммерческой основе внедряется множество новых инноваций, — клиницистам и исследователям необходимо проявлять творческий подход к своим стратегиям, чтобы обеспечить полезные клинические результаты до того, как продукты, которые они тестируют, устареют. Например, исследователи могут проводить многоцентровые исследования, чтобы максимально увеличить объем выборки тестов, используя один и тот же протокол. Перспективным учебным заведениям также следует рассмотреть возможность расширения сотрудничества с промышленностью для тщательного тестирования материалов следующего поколения, пока они еще находятся в стадии разработки.

3D - печать - это не будущее, это настоящее

3D-печать уже здесь, и клиницисты, исследователи и производители совместно расширяют возможности этой технологии. Стоматологическим сообществам в целом пора начать понимать и изучать эту технологию и адаптироваться к этому быстрому темпу инноваций, если они желают иметь возможность воспользоваться преимуществами, которые приносят технологии, предоставляя пациентам безопасные варианты лечения. Расширение знаний о стоматологических материалах для включения этих новых процедур и протоколов при одновременном содействии более тесному сотрудничеству между исследовательскими институтами по всему миру - это то, что позволит стоматологической профессии продолжать внедрять инновации и процветать, используя новейшие технологии.

— автор статьи - Dr Elisa Praderi
Вернуться назад

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получить:

  • Уведомления о мероприятиях
  • Полезные статьи
  • Ссылки на трансляции
Нажимая на кнопку, я подтверждаю, что согласен на обработку моих персональных данных, а также с Пользовательским соглашением

Заказать обучение в своей клинике

Заполните и отправьте нам свою заявку и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Нажимая на кнопку, я подтверждаю, что согласен на обработку моих персональных данных, а также с Пользовательским соглашением

Прислать свой кейс

Отправьте нам свой кейс и мы разместим его у нас на сайте.

Нажимая на кнопку, я подтверждаю, что согласен на обработку моих персональных данных, а также с Пользовательским соглашением

Заявка успешно отправлена!

Мы свяжемся с Вами в ближайшее время.

Прикрепите изображение чека

Записаться на курс

Нажимая на кнопку, я подтверждаю, что согласен на обработку моих персональных данных, а также с Пользовательским соглашением

Пригласить коллегу

После приглашения коллеги вы получите 0 баллов Протеко. Узнать колличество накопленных баллов вы можете в личном кабинете.

Нажимая на кнопку, я подтверждаю, что согласен на обработку моих персональных данных, а также с Пользовательским соглашением

Ваше приглашение успешно отправлено