پریوایمپلنت لیزر دکتر فرحناز فرخی نیا
۲۹ سپتامبر ۲۰۲۳ – ایمپلنتولوژی دندان، دیگر فقط در مورد milling نیست. جهش های تکنولوژیکی در تولید مواد افزودنی، هم سرعتی را که دندانپزشکان می توانند درمان ایمپلنت را ارائه دهند و هم اینکه تا چه حد می توانند آن را شخصی سازی کنند، تسریع کرده است. برای کمک به دندانپزشکان با پیشرفت های سریع، تیمی از محققان از شیان(Xi’an) در چین، بررسی جامعی از وضعیت فعلی فناوری تولید مواد افزودنی در ایمپلنتولوژی منتشر کرده اند. برای راحتی خوانندگان، خلاصه‌ای از مرور آنها، شامل برخی از فناوری‌هایی که آنها پوشش داده اند، را در این مقاله آورده‌ایم.
فناوری های معمول برای چاپ سه بعدی در ایمپلنتولوژی
بدون کاوش عمیق در بسیاری از کاربردهای بالقوه، مانند راهنماهای جراحی و مش های تیتانیوم برای بازسازی، کلید اول دانستن اصول چاپ سه بعدی در ایمپلنتولوژی است. تولید کنندگان در زمینه دندانپزشکی ایمپلنت در درجه اول یکی از چهار نوع اصلی فرآیندهای تولید افزودنی را به کار می گیرند. اکثر دندانپزشکان کلمات اختصاری مربوط به زیر فناوری های این نوع را تشخیص می دهند، زیرا شرکت های چاپ سه بعدی از این کلمات اختصاری برای تبلیغ فناوری خاص خود استفاده می کنند.
چهار دسته کلی تولید افزودنی عبارتند از: vat فتوپلیمریزاسیون(VPP)، همجوشی بستر پودری (PBF)، اکستروژن مواد (MEX؛ همچنین به عنوان ساخت فیلامنت ذوب شده یا FFF، شناخته می شود) و متریال جت (material jetting).
در چاپ سه بعدی به روش VPP از نور استفاده می شود تا رزین مایع را لایه به لایه به شکل سه بعدی مورد نظر سخت کند.
در روش PBF از یک منبع گرما مانند لیزر یا پرتو الکترونی برای همجوشی مواد پودری مانند پلاستیک، فلز، سرامیک و شیشه، لایه به لایه برای تشکیل شی سه بعدی استفاده می شود.
در روش MEX، که احتمالاً شناخته شده‌ترین روش است، مواد (معمولاً پلاستیک) از طریق یک نازل گرم‌شده که به اطراف حرکت می‌کند، از دستگاه خارج می شود تا طبق طراحی سه‌بعدی، مواد را لایه به لایه رسوب دهد.
متریال جت، اشیا را مانند یک چاپگر جوهر افشان معمولی می سازد، اما به جای جوهر، مواد مایع را که فوراً توسط نور UV پلیمریزه می شوند، اسپری می کند.
وت فتوپلیمریزاسیون(VPP) شامل سه فناوری فرعی جداگانه است. روش اول استریولیتوگرافی (SLA) است که از یک لیزر UV با شدت بالا برای پلیمریزاسیون رزین استفاده می کند و هر لایه از جسم را بیت به بیت پلیمریزه می کند. برای ایجاد اشیاء با جزئیات و بطور دقیق ایده آل است، اما ممکن است کند باشد زیرا باید لایه به لایه شٸ مورد نظر را بسازد. روش دوم پردازش نور دیجیتال (DLP) است. برخلاف SLA که رزین را بیت به بیت پلیمریزه می‌کند، DLP نور را به یکباره به کل لایه جسمی که چاپ می‌شود، می‌تاباند و فرآیند را تسریع می‌کند. با این حال، DLP ممکن است نتواند به اندازه SLA جزئیات را ارائه دهد. تکنیک سوم، ساخت مداوم با رابط مایع یا CLIP است که نسخه سریعتر DLP است، با این تفاوت که صفحه ساخت در این فناوری مداوم از پایین شروع و به بالا حرکت می کند که باعث می شود سرعت ساخت بسیار بسیار بیشتر شود (۲۴ برابر سریع تر از تمام پرینترهای رزینی ) زیرا دیگر لازم نیست که دستگاه بعد از چاپ هر لایه عمل جداسازی را طی کند و قطعه را از تانک رزین جدا کند. در این روش نور UV دائماً به لایه بعدی می تابد. یک لایه اکسیژن مانع از پلیمریزاسیون رزین در پایین محفظه می شود که امکان چاپ مداوم و تولید سریع را فراهم می کند.
روش PBF معمولاً برای ایجاد قطعات فلزی مورد استفاده در دندانپزشکی استفاده می شود، به عنوان مثال ایمپلنت های تیتانیومی و چارچوب های یا فریم ورک های کبالت-کروم، که از طریق ذوب لیزری انتخابی (SLM) یا تف جوشی یا سینترینگ لیزری انتخابی (SLS) ساخته می شوند. SLM پودر (معمولاً فلزی) را به طور کامل ذوب می کند تا هر لایه از جسم را تشکیل دهد. معمولاً برای ساخت قطعات محکم و متراکم استفاده می شود. در مقابل، SLS پودر را به طور کامل ذوب نمی کند، در عوض، آن را گرم می کند تا زمانی که به هم بچسبد و جسم را تشکیل دهد، در SLS معمولاً از پودرهای پلاستیکی یا سرامیکی استفاده می شود. سومین زیرگروه تولیدPBF ، ذوب پرتو الکترونی (EBM) است که شبیه SLM است اما به جای لیزر از پرتو الکترونی استفاده می کند. دارای مزایای استفاده از انرژی بالا و چگالی توان بالا است که آن را برای تولید ایمپلنت مناسب می کند.
با توجه به فناوری‌های MEX، بسیاری از دندانپزشکان با مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) آشنا هستند. FDM رشته ترموپلاستیک را ذوب می کند و آن را روی پلت فرم ساخت اکسترود می کند و لایه به لایه جسم را ایجاد می کند. این یک روش ارزان و محبوب برای علاقه مندان و نمونه سازی است، اما قادر نیست همان سطح از جزئیات ارائه شده توسط SLA را بسازد.
برای قطعات با وضوح بالاتر، متریال جت، به ویژه فناوری PolyJet، یک گزینه مفید است که به فرآیند پلیمریزاسیون ثانویه نیاز ندارد و دقت بیشتری نسبت به SLA ارائه می‌دهد. پرینترهای پلی جت می توانند تا ۰٫۱ میلی متر دقت داشته باشند تا صاف ترین سطوح و نازک ترین دیواره ها را ایجاد کنند. بنابراین، برای تولید نمونه های اولیه (پروتوتایپ) با هندسه های پیچیده ایده آل هستند. علاوه بر این، فقط در Polyjet است که میتوانید چندین ماده مختلف یا رنگ را مخلوط کنید. بطور خلاصه، شما می توانید مواد سفت و سخت را با مواد انعطاف پذیر در همان چاپ، ترکیب کنید.
تولید راهنماهای جراحی
راهنمای جراحی بیش از ده سال است که با پرینت سه بعدی تولید می شود. از آنجایی که SLA سریع و مقرون به صرفه است، پرکاربردترین فناوری برای ساخت راهنما است، اما ثابت شده است که فناوری PolyJet راهنماهای دقیق تری تولید می کند.
عوامل موثر بر دقت راهنماهای جراحی:
- خطاهای سیستم: این خطاها در حین اسکن CBCT و تبدیل داده ها ایجاد می شوند و خارج از کنترل انسان هستند.
- خطاهای ساخت: این خطاها با نوع چاپگر سه بعدی مورد استفاده، انتخاب مواد چاپی، استفاده از سازه های پشتیبان و روش برش و انواع نرم افزار مرتبط است.
- ضخامت لایه و زاویه ساخت: تحقیقات نشان می دهد که چاپ با ضخامت لایه ۵۰ میکرومتر ابعاد راهنمای کلی بهتری نسبت به چاپ با ضخامت ۱۰۰ میکرومتر می دهد. همچنین، چاپ در زوایای ساخت صفر درجه و ۴۵ درجه منجر به دقیق ترین راهنمای جراحی می شود.
- عوامل دیگر: ملاحظات دیگری وجود دارد که می تواند بر دقت راهنماهای جراحی تأثیر بگذارد، مانند موقعیت راهنما، روش تثبیت، نوع راهنما، رویکرد فلپ، سیستم ایمپلنت، روش استریلیزاسیون و حالت پشتیبانی (به عنوان مثال استخوان، بافت نرم یا دندان).
ساخت ایمپلنت
ایمپلنت‌های سفارشی‌شده را می‌توان به گونه‌ای ساخت که شبیه به ریشه ی دندان طبیعی باشد و ایمپلنت شخصی‌تر – یک ایمپلنت آنالوگ ریشه – ارائه دهد. این سفارشی سازی به ایمپلنت اجازه می دهد تا بهتر با سوکت دندان کشیده شده مطابقت داشته باشد، ثبات را بهبود بخشد و مشخصاتی شبیه به مشخصات طبیعی لثه را ارائه دهد. داده های حاصل از سی تی اسکن یا سی بی سی تی برای ساخت مدل سه بعدی از دندان ها استفاده می شود و سپس از نرم افزار CAD برای طراحی ایمپلنت استفاده می شود که سپس چاپ می شود. کل فرآیند تضمین می کند که هدایت و توزیع تنش مشابه دندان های طبیعی است. پرینت سه بعدی همچنین می‌تواند ایمپلنت‌های منطبق با بیمار ایجاد کند که به اندازه ایمپلنت‌های آنالوگ ریشه سفارشی‌سازی نشده‌اند، اما همچنان برای نیازهای خاص بیمار، مانند ایمپلنت‌های با قطر باریک برای بیماران با عرض استخوان آلوئولی ناکافی، بهینه‌سازی شده‌اند.
تیتانیوم، آلیاژهای تیتانیوم و زیرکونیا مواد اولیه ی مورد استفاده در چاپ سه بعدی ایمپلنت ها هستند. برخی از محققان استفاده از تیتانیوم برای قسمت ریشه و زیرکونیا را برای تکیه گاه برای یکپارچگی استخوانی ایده آل و چسبندگی به بافت نرم پیشنهاد کرده اند.
بهینه سازی بیشتر بالقوه با استفاده از چاپ سه بعدی
نویسندگان این مرور، بینش های دیگر در مورد کاربردهای بیشتر پرینت سه بعدی در ایمپلنتولوژی را پوشش دادند و همچنین درباره مواد، فناوری‌ها و نوآوری‌های در حال ظهور که دندانپزشکان باید به آنها توجه کنند، بحث کردند.
پرینت سه بعدی کاربردهای متعددی در مرحله ی رستوریشن درمان با ایمپلنت دارد و می تواند مزایای بی شماری نسبت به تکنیک های سنتی داشته باشد. استفاده از فناوری های چاپ سه بعدی نه تنها کارایی و دقت را افزایش می دهد، بلکه خطر خطا و میزان ضایعات مواد را نیز کاهش می دهد. با این حال، باید به انتخاب فناوری چاپ سه بعدی، انتخاب مواد و فرآیند چاپ توجه شود تا اطمینان حاصل گردد که محصولات به دست آمده مطابق با استانداردهای لازم هستند.
این مطالعه با عنوان “فناوری های ساخت افزودنی در کلینیک ایمپلنت دهان: مروری بر کاربردهای فعلی و پیشرفت ها”، در ۲۰ ژانویه ۲۰۲۳ به صورت آنلاین در Frontiers in Bioengineering and Biotechnology منتشر شد.
منبع: