Druk 3D wywołał małą rewolucję w stomatologii i ortodoncji. Czytaj dalej, aby odkryć możliwości dentystycznego druku 3D.
Kwitnący przemysł
W ciągu ostatniej dekady, przemysł dentystyczny został zrewolucjonizowany przez druk 3D. Drukowanie odbywa się zarówno w gabinecie dentystycznym, jak i w laboratoriach, co zapewnia nowy poziom szybkości i łatwości, w porównaniu do starych procedur.
W dentystycznym druku 3D, na potrzeby protetyki i ortodoncji, modele muszą być drukowane z niezwykłą precyzją, aby zapewnić idealne dopasowanie. Taka dokładność jest możliwa tylko dzięki drukowaniu na bazie żywicy, z wykorzystaniem drukarek pracujących w technologii SLA (stereolithography) i DLP (digital light processing). W tych technologiach drukowane warstwy żywicy są zestalane (utwardzane) przez źródło światła: laser w drukarkach SLA i projektor w drukarkach DLP. Niedawno niektórzy producenci zaczęli stosować inną technologię, zwaną PolyJet, która zapewnia prostsze procesy i lepsze wyniki.
Druk 3D w stomatologii i ortodoncji jest stosunkowo nową technologią, ale już ma imponująco duży udział w tej dziedzinie i stale się rozwija. Dentyści już teraz mają pozornie nieskończone możliwości wykorzystania drukarek 3D, a przyszłość niewątpliwie przyniesie jeszcze więcej.
W następnych sekcjach przedstawimy główne zastosowania i liderów branży w stomatologicznej w przestrzeni druku 3D. Najpierw jednak przyjrzyjmy się szerokiemu zakresowi tej technologii i temu, co powstrzymuje ją przed osiągnięciem pełnego potencjału.
Potencjał i wyzwania
Druk 3D przyczynił się do ulepszenia procesów w stomatologii, przełomowych technologii, puli talentów z różnych środowisk i nowych źródeł inwestycji. Jednak pomimo jego szerokich zastosowań i potencjału, druk 3D jest wciąż rozwijającą się technologią w przemyśle dentystycznym, ze znacznymi przeszkodami technologicznymi i kosztowymi, które ograniczają jego szersze zastosowanie.
Obecnie na przykład kliniki z drukarkami 3D są na ogół ograniczone do drukowania modeli dentystycznych, a nie rzeczywistych protez. Modele nadal odgrywają kluczową rolę w pomaganiu dentystom w planowaniu i przygotowywaniu dokładnych interwencji, ale aby samodzielnie drukować protezy, dentyści potrzebowaliby drukarki 3D zdolnej do drukowania z metalu.
Drukarki 3D do druku z metalu nadal nie mają precyzji wymaganej do tworzenia modeli dentystycznych. Ponadto, ze względu na wysokie koszty nie są one realną alternatywą dla większości klinik, a nawet wielu laboratoriów. Rozwiązaniem mogą być dwie podstawowe drukarki 3D do druku z metalu, wprowadzone na rynek przez Firmę 3D Systems: DMP Dental 100 i ProX DMP 200, które mogą drukować częściowe protezy, korony i mosty za pomocą specjalistycznych materiałów.
W przypadku wymiany zęba, kliniki nadal muszą stosować tradycyjne metody, takie jak modelowanie wosku i odlewanie metodą traconego wosku, ale wraz z rozwojem modeli woskowych, można je teraz drukować na drukarce 3D .
Podczas gdy przystępne cenowo dentystyczne drukarki 3D stają się coraz bardziej powszechne, nie są zbyt użyteczne bez dentystycznego skanera 3D, który może zapewnić dokładny model 3D. W dyskusji na temat zastosowań dentystycznego druku 3D, często można przeoczyć skanowanie dentystyczne, ale jest to ważny aspekt, który należy wziąć pod uwagę w kontekście zdolności kliniki do pełnego korzystania z postępów w druku 3D.
Skanery dentystyczne
W opiece stomatologicznej bardzo ważną rolę odgrywają skanery stomatologiczne. W rezultacie najnowsza technologia oraz pojawienie się nowych i bardziej zaawansowanych skanerów dentystycznych, to gorące tematy wśród dentystów.
Skanery dentystyczne pobierają optyczne wyciski wysokiej rozdzielczości skomplikowanych i niedostępnych miejsc w jamie ustnej. Są dostępne w wersji wewnątrzustnej i laboratoryjnej i mogą być tak łatwe w obsłudze, jak korzystanie ze smartfona.
Kluczowe znaczenie ma oprogramowanie służące do analizy pozyskanych danych, zaproponowania leczenia i przygotowania modeli do druku 3D. Cechami wyróżniającymi dentystyczny skaner 3D są szybkość skanowania, ilość i jakość pozyskiwanych danych oraz inteligencja (AI), jaką wykazują przy gromadzeniu lub odrzucaniu danych. Koszt skanerów dentystycznch różni się znacznie w zależności od marki i funkcjonalności.
Przykładowe urządzenia
Bardziej praktycznymi i popularnymi skanerami dentystycznymi są ręczne skanery wewnątrzustne, które mogą wykonywać szczegółowe wyciski 3D. Te skanery są zazwyczaj przewodowe, ale na rynku zadebiutował niedawno całkowicie bezprzewodowy skaner Trios 4. Inne najwyższej klasy skanery wewnątrzustne to Primescan, Trios 3, Omnicam, MEDIT i500, Virtuo Vivo, Carestream CS 3700 i GC Aadva IOS.
W laboratoriach dostępna jest szeroka gama stacjonarnych skanerów stomatologicznych. Wiele z tych samych firm, które produkują wysoko oceniane skanery wewnątrzustne, oferuje również skanery stacjonarne. Wśród wyróżniających się produktów znajdują się produkty 3Shape i 7Series firmy Dental Wings.
Teraz, gdy rozumiemy kluczową rolę skanowania 3D, przyjrzyjmy się niektórym z najbardziej rozpowszechnionych zastosowań dentystycznego druku 3D.
Przezroczyste nakładki prostujące zęby – alignery i osłony nocne
Najczęstszym zastosowaniem druku 3D w stomatologii jest tworzenie przezroczystych alignerów i osłon nocnych. Alignery, które służą jako alternatywa dla aparatu, stały się szczególnie popularne, ponieważ są stosunkowo łatwe do wyprodukowania, użycia i ukrycia (dzięki przezroczystości).
Proces rozpoczyna się od zeskanowania zębów pacjenta w celu wygenerowania trójwymiarowego modelu zębów. Aby stworzyć aligner, model cyfrowy jest dostosowywany do pożądanego kształtu, podczas gdy osłony nocne wymagają minimalnej regulacji, ponieważ celem jest dopasowanie zębów takimi, jakimi są.
Aby model stał się rzeczywistością, stosuje się jedną z dwóch metod. Pierwszą jest wydrukowanie modelu zębów pacjenta w 3D, a następnie za pomocą próżni uformowanie plastikowego arkusza na modelu. Po stwardnieniu ten plastik staje się alignerem lub osłoną. Alternatywnie, skan zębów pacjenta można wykorzystać do cyfrowego zaprojektowania alignera lub osłony, które można następnie wydrukować w 3D. Oczywiście wymaga to dentystycznej drukarki 3D o bardzo wysokiej rozdzielczości i specjalistycznej żywicy.
Podstawową korzyścią wynikającą z używania druku 3D do produkcji alignerów i osłon nocnych jest szybkość. Wykonanie pełnej partii zajmuje tylko kilka godzin. Technologia ta ułatwia również pełne dostosowanie każdego elementu, ponieważ jest on tworzony na podstawie precyzyjnych skanów zębów pacjenta.
Ta aplikacja została przyjęta przez wiele laboratoriów, firm i lekarzy. Firma Invisalign jest głównym producentem alignerów drukowanych w 3D, chociaż dentyści mogą również sami drukować alignery przy użyciu specjalistycznych żywic, takich jak EnvisionTec’s E-Guard lub Formlabs Dental LT Clear Resin.
Korony
Jeśli złamiesz ząb, dentysta może założyć koronę, aby zastąpić złamaną część. Niestety, konwencjonalny proces jest czasochłonny i kosztowny – są to dokładnie te rodzaje problemów, które może pomóc rozwiązać druk 3D.
Stomatologiczny druk 3D sprawił, że tworzenie koron jest niezwykle proste. Zasadniczo, zepsuty ząb jest skanowany, a do stworzenia modelu korony wykorzystywane jest oprogramowanie. Technik może wykonać ją bezpośrednio w gabinecie dentystycznym, używając specjalnej żywicy lub technologii CNC do wycięcia korony z porcelany. Skraca to czas trwania procesu z kilku tygodni do mniej niż godziny i jest dużo tańsze zarówno dla lekarza, jak i dla pacjenta.
Korony i mosty stanowią znaczną część branży stomatologicznego druku 3D. Na przykład Formlabs oferuje odlewaną żywicę woskową do wykonywania koron i mostów dentystycznych, podczas gdy EnvisionTEC produkuje biokompatybilny NextDent C&B MFH (Micro Filled Hybrid).
Prowadnice chirurgiczne
Podobnie jak w przypadku większości procedur medycznych, chirurgia jamy ustnej wymaga precyzji. Z tego powodu wydrukowane w 3D prowadnice są zaprojektowane tak, aby idealnie pasowały do ust pacjenta, jest to nieodzowny atut dla dentysty.
Podobnie jak w przypadku tworzenia alignera, model tworzony jest na podstawie skanu jamy ustnej pacjenta, ale z otworami dokładnie tam, gdzie ma być przeprowadzony zabieg. Prowadnice chirurgiczne mogą być drukowane z tej samej żywicy co alignery i osłony nocne i można je szybko utworzyć na dowolnej dentystycznej drukarce 3D. W tym celu Formlabs stworzył specjalną żywicę do prowadnic chirurgicznych, podczas gdy EnvisionTEC oferuje E-Guide.
Modele
W stomatologii bardzo ważne jest, aby wszystko dopasować za pierwszym razem, a dentystyczne drukarki 3D mogą w tym pomóc. Lekarz może wydrukować model ust pacjenta i sprawdzić, czy jego implant, korona lub aligner będą dokładnie pasować.
Modele zębów drukowane w 3D są łatwe do wykonania i wymagają jedynie zeskanowania ust pacjenta. A ponieważ te modele nie są przeznaczone do umieszczenia w ustach pacjenta, nie wymagają żadnej specjalnie opracowanej technologii ani żywicy. Proste, ale przydatne.
Modelowanie dentystyczne to kolejny segment, w którym jest przestrzeń dla biznesu i wykorzystania tego rynku. EnvisionTEC ma szereg produktów, w tym E-Model i E-Denstone. Są to żywice do druku 3D, które mogą być używane do różnych zastosowań dentystycznych i ortodontycznych. Formlabs oferuje również produkt w tej kategorii o nazwie Model Resin.
Protezy
Protezy do druku 3D, to kolejne kluczowe zastosowanie dentystycznego druku 3D, które znacznie oszczędza czas i pieniądze. Podczas gdy zwykle wykonanie protezy modelowej przy użyciu konwencjonalnych środków zajmuje kilka dni lub kilka tygodni, drukowanie 3D sprawia, że dzieje się to w mgnieniu oka.
Przebieg pracy jest podobny do innych aplikacji do druku 3D w stomatologii. Obejmuje skanowanie, projektowanie, drukowanie, mycie i utwardzanie. Produkt końcowy jest również przetwarzany i polerowany, aby zapewnić doskonałe wykończenie i wartość estetyczną. W przypadku protezy, podstawa i zęby są drukowane osobno, a następnie łączone (tuż przed utwardzeniem) poprzez usunięcie podkładki z podstawy protezy i przymocowanie wydrukowanych zębów.
Większość głównych producentów opracowała specjalistyczne materiały do drukowania protez. Biokompatybilne materiały EnvisionTEC do druku podstaw protez i zębów to NextDent Denture 3D + i NextDent C&B MFH, podczas gdy Formlabs oferuje gamę produktów Digital Dentures.
Nowe aplikacje
Podczas gdy dentystyczny druk 3D jest już uznaną branżą, rozwój nadal postępuje. Stale pojawiają się nowe aplikacje, z których każda ma nadzieję wypełnić inną niszę. Ale opieka zdrowotna nie jest branżą, w której postęp naukowy można natychmiast wdrożyć, tak aby stał się standardem. Branża ta ma swoje procedury oraz przepisy prawne, których należy przestrzegać.
Od dłuższego czasu krążą pogłosy, że na etapie produkcji jest antybakteryjny materiał dentystyczny do druku 3D. Jeśli jest to prawda, miałoby to ogromny wpływ na przemysł dentystyczny, ponieważ alignery, korony i implanty byłyby o wiele bardziej odporne i trwalsze. Prowadzone są eksperymenty nad zastosowaniem antybakteryjnych wypełnień z żywicy nanocząsteczkowej do leczenia ubytków. Badania na Uniwersytecie w Tel Awiwie przyniosły kilka ważnych przełomów w tym kierunku.
Inne projekty, choć nie tak zaangażowane naukowo, pokazują, jak duży stał się przemysł. Jednym z przykładów jest firma Blizzident, która tworzy niestandardowe urządzenia do nitkowania zębów przeznaczone do nitkowania wszystkich zębów naraz.
Jest oczywiste, że w dziedzinie stomatologii cyfrowej wiele się dzieje, co obiecuje większą rolę, jaką w przyszłości odegra druk dentystyczny 3D. Przyjrzyjmy się firmom, które przodują w wynalezieniu i produkcji drukarek dentystycznych 3D i powiązanych materiałów.
Obecni liderzy w branży
W rzeczywistości istnieje wiele dużych firm, które czerpią korzyści z technologii dentystycznego druku 3D i wnoszą do niej swój wkład.
Invisalign i ClearCaps, to dwie grupy, które pracują wykorzystując dentystyczne drukarki 3D w celu tworzenia alignerów i osłon nocnych. Przygotowują niestandardowe nakładki po przebadaniu pacjentów, przez specjalnie przeszkolonych ortodontów. Te alignery rozwiązują szereg problemów stomatologicznych, od prostowania zębów, po problemy związane z zgryzem. Obie firmy osiągnęły ogromne zyski dzięki wprowadzeniu do przemysłu technologii druku 3D.
Inne firmy zajęły szersze stanowisko w kwestii dentystycznego druku 3D. Tworzą dentystyczne drukarki 3D, żywice, prowadzą badania i pomagają dentystom we wdrażaniu dentystycznych drukarek 3D do ich przepływu pracy.
EnvisionTEC
Z siedzibą w Niemczech oraz zakładami produkcyjnymi i biurami rozsianymi po całym świecie, EnvisionTEC jest czołową marką wśród światowych dostawców rozwiązań do druku 3D. Firma posiada sporo patentów i jest liderem w branży dzięki przełomowym technologiom.
Asortyment dentystycznych drukarek 3D firmy EnvisionTEC jest duży i przeznaczony dla wszystkich segmentów użytkowników, w tym dentystów, laboratoriów, badaczy i producentów produktów dentystycznych drukowanych w 3D. W sumie ma ponad 40 różnych drukarek, których ceny wahają się od około 6000 dolarów do około 1 miliona dolarów.
Cechy, które drukarki EnvisionTEC wnoszą do pracy, to precyzja, wykończenie powierzchni i szybkość. Większość z nich jest możliwa dzięki opatentowanym przez firmę technologiom CDLM (Continuous Digital Light Manufacturing) i 3SP (Scan, Spin i Selective Photocure).
Firma oferuje również różnorodną gamę desktopowych drukarek 3D i materiałów do drukowania do różnych zastosowań stomatologicznych, w tym Nextdent Tray, E-Gum, E-Partial, E-Model, E-Guard, NextDent C&B MFH i NextDent Denture 3D +.
Formlabs, to popularna marka i potężny gracz wśród start-upów na globalnej scenie druku 3D. Oferuje szereg profesjonalnych drukarek i materiałów do zastosowań w różnych branżach, w tym w pielęgnacji zębów.
Portfolio produktów firmy obejmuje drukarki 3D, żywice, automatyczną myjkę do wydruków, komorę do utwardzania oraz oprogramowanie. Wcześniej drukarka 3D Form 2 była używana do drukowania stomatologicznego. Teraz wprowadzono nowsze modele Form 3B i Form 3BL (L o większym polu roboczym) zaprojektowane specjalnie do zastosowań dentystycznych, z doskonałym interfejsem do materiałów biokompatybilnych.
Drukarka Formlabs jest oparta na zaawansowanej technologii low-force stereolithography (LFS), która pomaga uzyskać dokładne wydruki o bardzo dobrym wykończeniu. Form Wash jest używany na etapie płukania wydruków, a Form Cure na etapie ich utwardzania, co jest standardem we wszystkich wydrukach SLA. Zakres oferowanych przez Formlabs żywic obejmuje Dental Model, SURGICAL GUIDE, DDENTAL LT CLEAR oraz Castable Wax.
3D Systems
3D Systems zajmuje czołową pozycję w branży druku 3D i jest uznawany za pioniera technologii SLA i SLS. Obecnie produkty i usługi firmy obejmują profesjonalne i produkcyjne drukarki 3D, materiały, oprogramowanie oraz usługi produkcyjne na zamówienie.
W branży dentystycznej firma 3D Systems dysponuje dużą pulą drukarek 3D, obejmujących różne technologie, takie jak SLA, SLS, CJP, FDM, MJP i DMP. Te drukarki i kompatybilne z nimi materiały przydają się w dostarczaniu precyzyjnych i szybkich rozwiązań w zakresie ortodoncji, implantów i protez.
Firma jest jednym z nielicznych producentów, którzy wprowadzili podstawową metalową drukarkę 3D DMP Dental 100. Z powierzchnią roboczą 100 x 100 x 90 mm i materiałem do drukowania ze stopu kobaltu i chromu, 3D Systems oferuje wydajne rozwiązanie do drukowania 3D z metalu do zastosowań dentystycznych, takich jak korony i mosty.
Stratasys
Z siedzibą w Eden Prairie, Minnesota i Rehovot w Izraelu, Stratasys jest globalnym graczem w druku 3D. Stratasys jest jednym z pionierów technologii druku 3D i przez trzy dekady rozwijał się od zera. Dla branży stomatologicznej firma oferuje szereg drukarek wielomateriałowych PolyJet. Oferuje również szereg materiałów biokompatybilnych i innych.
Rozwiązania drukarek 3D Stratasys są oparte na technologii PolyJet, która nadal wykorzystuje żywicę jako materiał do drukowania, ale proces i wyniki są radykalnie inne od tych jakie dostarcza nam technologia SLA czy DLP. Drukarki PolyJet wykorzystują głowice drukujące podobne do tych stosowanych w drukarkach atramentowych, drukują na stole roboczym i mogą wykorzystywać wytłaczanie wielu materiałów w celu spełnienia dodatkowych wymagań projektowych, a także mycia i utwardzania. Proces jest płynniejszy i bezproblemowy, a także szybszy i dający wykończenie wysokiej jakości.
