طراحی و تولید دندان مصنوعی با استفاده از پرینت ۳D

فهرست مطالب

وقتی به دندان مصنوعی فکر می کنید، چه تصویری به ذهنتان می آید؟ به احتمال زیاد به یاد قالب گیری از دهان با گچ مخصوص و دندان های مصنوعی سنتی مادربزرگ ها و پدربزرگ ها می افتید. اما علم دندانپزشکی نیز از قافله پیشرفت جا نمانده و هر روز ابداعات و روش های نوینی برای راحتی بیشتر بیماران و دندانپزشکان ارائه می دهد. طراحی و تولید دندان مصنوعی با پرینتر ۳ بعدی، یکی از پیشرفت های اخیر حوزه درمانی دندان است که تا حد زیادی باعث کوتاه تر شدن پروسه دریافت دندان مصنوعی و صرفه جویی در وقت خواهد شد. با ما همراه باشید تا با کاربرد پرینتر ۳d در طراحی و تولید دندان مصنوعی آشنا شوید.

دندان مصنوعی و پرینت ۳D

همانطور که احتمالا می دانید، دندان مصنوعی یک نوع پروتز دندانی ثابت یا متحرک است که به عنوان جایگزینی برای یک یا چند دندان از دست رفته به کار می رود. تا حدود یک دهه قبل، ساخت دندان مصنوعی فقط با استفاده از قالب های گچی سفارشی گرفته شده از دهان خود بیمار امکان پذیر بود. اما با ورود تکنولوژی دیجیتالی به دندانپزشکی و استفاده از پرینت سه بعدی، حوزه نوینی به نام دندانپزشکی دیجیتال وارد میدان شده است.

پرینترهای سه بعدی علاوه بر ساخت دندان مصنوعی در طراحی و تولید براکت های دندانی، روکش ها و بریج ها نیز به کار می روند. امروزه اکثر مطب های دندانپزشکی و لابراتوار های دندانی برای ساخت و طراحی دندان مصنوعی از پرینتر سه بعدی استفاده می کنند و از مزایای متعدد آن بهره مند می شوند.

بیشتر بدانید : دندان مصنوعی و انواع آن

اهمیت و مزایای استفاده از پرینتر ۳D در طراحی و تولید دندان مصنوعی

اما استفاده از پرینتر ۳D در ساخت دندان مصنوعی چه اهمیتی دارد؟  استفاده از پرینت سه بعدی در ساخت دندان مصنوعی می تواند به روند طراحی و تولید دندان مصنوعی سرعت ببخشد و باعث صرفه جویی در زمان بیمار و دندانپزشک شود. علاوه بر این، استفاده از پرینتر سه بعدی باعث سفارشی سازی دقیق تر و کامل دندان مصنوعی برای هر بیمار می شود.

ساخت دندان مصنوعی با پرینتر ۳ بعدی می تواند در کاهش هزینه ها و مدت زمان تولید موثر باشد زیرا مدل های سه بعدی آماده شده برای هر بیمار از دقت بسیار بالایی برخوردارند و بنابراین به اصلاح و تغییر چندانی نیاز ندارند. بنابراین با بهره گیری از پتانسیل های چاپ سه بعدی در دندانپزشکی دیجیتالی، هم بیمار و هم دندانپزشک راحتی و اطمینان خاطر بیشتری خواهند داشت.

روش های طراحی دندان مصنوعی با استفاده از پرینت ۳D

طراحی دندان مصنوعی با پرینتر ۳ بعدی در مراحل مختلف و با استفاده از نرم افزارهای خاصی انجام می شود.

 مراحل طراحی دیجیتال دندان مصنوعی

طراحی دیجیتال دندان مصنوعی شامل مراحل زیر است:

• واضح است که برای طراحی دندان مصنوعی به یک قالب یا مدل نیاز داریم اما نه یک قالب سنتی. در اینجا از قالب گیری کامپیوتری یا اسکن دیجیتال استفاده می شود. اما قبل از شروع اسکن دهانی لازم است سطوح دندان ها کاملا تمیز و شسته شوند تا میزان خطا به حداقل برسد.
• برای تهیه قالب دیجیتال از دستگاهی به نام اسکنر دیجیتال استفاده می شود. اسکنر وارد دهان بیمار می شود و پرتوهای نور را به قسمت های مختلف دهان و دندان های بیمار می تاباند. انعکاس این پرتوهای نور، تصاویر کوچک متعدد و بسیار دقیقی از ساختار دهان بیمار ارائه می دهد و این تصاویر بی شمار به کامپیوتر ارسال شده و توسط نرم افزار مخصوص به هم چسبانده می شوند تا طرح کاملا دقیقی از دهان بیمار آماده شود. این فرایند کاملا بدون درد و سریع (کمتر از ۲ دقیقه) است و خود بیمار نیز می تواند در مانیتور، تصاویر ارسال شده توسط اسکنر را مشاهده کند.
• پس از اتمام اسکن، دندانپزشک به بررسی و رفع مشکلات احتمالی خروجی دستگاه می پردازد و سپس آن را با فرمت خاصی به دستگاه میلینگ در خود مطب یا لابراتوار ارسال می کند.
• در لابراتوار با استفاده از نرم افزارهای خاص و تکنولوژی‌ های مختلف نظیر cad/cam ، یک قالب نهایی مختص خود بیمار(بلوک های سرامیکی) طراحی و ساخته می شود.

نرم افزارهای استفاده شده در طراحی دندان مصنوعی

برای طراحی دندان مصنوعی به روش دیجیتالی از نرم افزارهای خاصی استفاده می شود که رایج ترین آنها از این قرار هستند.

• اگزوکد: متداول ترین و معروف ترین نرم افزار دندانپزشکی می باشد. اگزوکد دارای ماژول های مختلفی است و بنابراین می تواند در طیف گسترده ای از خدمات دندانپزشکی (طراحی روکش، بریج، دندان مصنوعی، ایمپلنت و …) به کار رود.
• تری شیپ دنتال سیستم: این نرم افزار از تمام رستوریشن های دندانپزشکی پشتیبانی می کند و حتی قابلیت مرتبط شدن با لابراتوارهای فاقد اسکنر را نیز دارد؛ یعنی می تواند قالب وکس را اسکن کند و یک مدل دیجیتالی ارائه دهد. نسخه ۲۰۲۲ این نرم افزار، قابلیت جدیدی دارد که به دندانسازان امکان می دهد دندان مصنوعی را حتی روی ایمپلنت طراحی کنند.

تکنولوژی های پرینت ۳D مورد استفاده

پرینترهای ۳D از تکنولوژی های چاپ مختلفی در دندانپزشکی استفاده می کنند.

• پرینترهای ۳ بعدی رزینی: برای پرینت قطعات دندانی پلیمری به کار می روند و از تکنولوژی های صنعتی DLP ، MSLA، SLA  و CLIP   استفاده می کنند.
• پرینترهای ۳ بعدی فلزات: برای پرینت بخش های فلزی که در دندانپزشکی به کار می روند و از تکنولوژی های  SLM،  DLMS  و EBM  استفاده می کنند.

مواد استفاده شده در تولید دندان مصنوعی با استفاده از پرینت ۳D

برای تولید دندان مصنوعی با استفاده از پرینت سه بعدی از مواد مختلفی استفاده می شود، از جمله:

• مواد مرکب پلیمری: مواد مرکب با زمینه پلیمری دارای خواص سایشی و مکانیکی بالایی هستند و به همین دلیل جزء پرکاربردترین مواد استفاده شده برای تولید دندان مصنوعی با پرینتر ۳ بعدی می باشند.
• سرامیک های پرینت ۳D: سرامیک ها به طور ذاتی مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون و افت خواص مکانیکی در دماهای بالا دارند. این ویژگی های برجسته باعث می شود که به طور موفقت آمیزی در تولید دندان مصنوعی با چاپ سه بعدی به کار روند.
• مواد بیواستفاده پذیر: مواد قابل تجزیه زیستی حتی پس از تجزیه و تخریب نمی توانند  باعث آلودگی محیط زیست و صدمه به آن شوند. استفاده از این مواد سازگار با محیط زیست در صنعت دندانپزشکی و تولید دندان مصنوعی در حال افزایش است.

فرایند تولید دندان مصنوعی با استفاده از پرینت ۳D

فرایند تولید دندان مصنوعی با پرینتر ۳ بعدی شامل مراحل زیر است.

• مراحل پیش آماده سازی فایل طراحی برای پرینت ۳D:  پس از آنکه فایل طراحی با تصاویر سه بعدی گرفته شده از دهان بیمار و توسط نرم افزار مخصوص طراحی و ترسیم شد ، مورد بررسی قرار می گیرد. ممکن است لازم باشد تغییراتی در آن اعمال شود تا برای پرینت آماده گردد.
• انتخاب مواد و پارامترهای چاپ: در این مرحله لازم است نوع ماده مورد نظر انتخاب شده و پارامترهای چاپ تنظیم شوند تا خروجی کار از کیفیت و دقت بالایی برخوردار باشد.
• فرایند پرینت ۳D و تکنیک های استفاده شده: پس از طراحی مدل دیجیتالی و انتخاب مواد، پروسه چاپ سه بعدی آغاز می شود. این شامل استفاده از یک پرینتر سه بعدی برای ساخت دندان مصنوعی به صورت لایه به لایه، براساس مدل دیجیتالی است.
• پس پردازش و تکمیل تولید دندان مصنوعی: پس از تکمیل پرینت دیجیتالی، دندان مصنوعی پولیش و دستکاری نهایی می شود  تا بدون اشکال و راحت در دهان بیمار جای گیرد.

بیشتر بدانید : اصول مراقبت از دندان مصنوعی

مزایا و معایب استفاده از پرینت ۳D در تولید دندان مصنوعی

استفاده از چاپ سه بعدی در تولید دندان مصنوعی، مانند هر روش دیگری مزایا و معایب خاص خودش را دارد.

مزایا

موارد زیر، عمده ترین مزایای به کارگیری پرینت سه بعدی در تولید دندان مصنوعی هستند.

• دقت و صحت بالا در طراحی و تولید: قالبگیری دستی در ساخت دندان مصنوعی به روش سنتی باعث می شود که میزان خطا افزایش یابد. اما تصاویر بدست آمده از پرینت سه بعدی، جزئیات بسیار بالایی دارند که این امر تا حد زیادی باعث حذف احتمال خطای انسانی در حین قالب گیری دیجیتال، طراحی و تولید می شود.
• سرعت بالا در فرایند تولید: فرایند ساخت و تولید دندان مصنوعی به روش سنتی وقت گیر است و مستلزم چندین جلسه رفت و آمد به مطب یا کلینیک می باشد. اما با استفاده از پرینت سه بعدی در تولید دندان مصنوعی، بیمار می تواند در عرض چند ساعت پروتزهای دندانی خود را دریافت نماید.
• انعطاف پذیری و تنوع در طراحی: نرم افزارهایی که برای طراحی دیجیتالی دندان مصنوعی به کار می روند، از انعطاف پذیری و تنوع زیادی در طراحی برخوردار هستند و می توانند خروجی کاملا سفارشی سازی شده ارائه دهند. در واقع تکنسین می تواند مدل سه بعدی را به دلخواه و متناسب با نیاز بیمار تغییر دهد. 
• کاهش هزینه ها و زمان تولید: استفاده از پرینت سه بعدی، هزینه ها و زمان تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و زمینه رضایت مندی هر دو طرف (بیمار و پزشک) را فراهم می سازد.

معایب

اما پرینت ۳D در تولید دندان مصنوعی، یک گل بی خار نیست! در زیر چند مورد از معایب آن را مشاهده می کنید.

• محدودیت در مواد استفاده شده: مواد محدودی برای ساخت دندان با پرینترهای سه بعدی وجود دارد (که در بالا به آنها پرداختیم). برخی از کارشناسان، این محدودیت در مواد مورد استفاده را یک ایراد تلقی می کنند. 
• نیاز به دانش و مهارت در استفاده از نرم افزارها و تکنولوژی های پرینت ۳D: استفاده از نرم افزارها و تکنولوژی های پرینت ۳D به دانش و مهارت خاصی نیاز دارد. بدین منظور لازم است تکنسین یا دندانپزشک توسط کارشناسان مربوطه آموزش ببینند تا به تمام جوانب کار به طور کامل مسلط شوند. این امر مستلزم صرف هزینه و زمان است که برای برخی از افراد خوشایند نیست.
• مقاومت مکانیکی کمتر نسبت به دندان های مصنوعی سنتی: با وجود آنکه دندان های مصنوعی ساخته شده با پرینت سه بعدی، راحتی، دقت و ظرافت بیشتری دارند اما غالبا از مقاومت مکانیکی کمتری برخوردار هستند یعنی به اندازه دندان های مصنوعی سنتی مقاوم و مستحکم نمی باشند.

کاربردهای پتانسیل پرینت ۳D در طراحی و تولید دندان مصنوعی

پرینت سه بعدی می تواند در طراحی و تولید موارد زیر با موفقیت به کار رود.

• دندان های تکی: دندان مصنوعی تکی، یک پروتز دندانی است که برای جایگزینی فقط یک دندان از دست رفته شما به کار می رود. دقت و جزئیات بالای پرینت ۳D باعث می شود که در طراحی و تولید دندان های تکی نیز عملکرد بسیار مطلوبی داشته باشد.
• بریج ها و ایمپلنت ها: پرینت سه بعدی، کار طراحی و تولید بریج ها و ایمپلنت های دندانی را ساده تر و سریع تر از قبل کرده است. استفاده از پرینت  3Dخصوصا در مورد ایمپلنت های دندانی می تواند به کاهش درد و ناراحتی بیمار و سازگاری کامل ایمپلنت با آناتومی فک و دهان او منجر شود.
• پروتزهای کامل دندان: پروتزهای کامل برای جایگزینی تمام دندان های از دست رفته به کار می روند. عادت کردن به پروتزهای کامل دندان، زمانبر است و در هفته های اول باعث آزردگی لثه ها و دهان بیمار خواهد شد. استفاده از پرینت سه بعدی در طراحی و تولید پروتزهای کامل دندان می تواند پروسه جا افتادن پروتز در دهان را کوتاه تر و ساده تر سازد. زیرا به دلیل توجه به کوچکترین جزئیات دهان بیمار در هنگام طراحی و ساخت سه بعدی، پروتزهای کامل دندانی ساخته شده با پرینت ۳D ، تطابق و هماهنگی بیشتری با ساختار استخوان های فک بالا و پایین بیمار دارند.

چالش ها و آینده پرینت ۳D در طراحی و تولید دندان مصنوعی

با وجود پیشرفت های اخیر تکنولوژی پرینت سه بعدی در حوزه دندانپزشکی همچنان چالش ها و موانع زیادی بر سر راه استفاده از آن وجود دارد.

محدودیت های فنی و فناوری

چندین محدودیت فنی برای چاپ سه بعدی در دندانپزشکی وجود دارد، از جمله:

• محدودیت‌های وضوح: حداکثر وضوح فناوری‌ های چاپ سه ‌بعدی هنوز کمتر از روش‌های سنتی مانند میلینگ یا کستینگ است. این امر می تواند بر دقت و جزئیات محصول نهایی تأثیر بگذارد.
• محدودیت های ضخامت لایه: چاپ سه بعدی با ساخت لایه به لایه مواد کار می کند. در حالی که این فناوری به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است اما هنوز چالش هایی در دستیابی به ضخامت لایه های دقیق برای کاربردهای دندانی وجود دارد.
• خواص مواد: دامنه مواد موجود برای پرینت سه بعدی در دندانپزشکی هنوز نسبتاً محدود است و ممکن است خواص آنها همیشه برای کاربردهای خاص ایده آل نباشد. به عنوان مثال، برخی از مواد ممکن است استحکام یا دوام لازم برای استفاده طولانی مدت در دهان را نداشته باشند.
• سرعت چاپ: فرآیند چاپ می تواند زمان زیادی را به خود اختصاص دهد، به خصوص برای رستوریشن های دندانپزشکی بزرگتر یا پیچیده تر. این امر می تواند کارایی چاپ سه بعدی را برای برخی از کاربردها محدود سازد.
• الزامات پس از پردازش: همانطور که قبلا ذکر شد، بسیاری از رستوریشن های دندانپزشکی پرینت سه بعدی نیاز به مراحل پس از پردازش مانند پرداخت یا پولیش دارند. این مراحل می تواند به زمان و منابع بیشتری برای تکمیل نیاز داشته باشد و می تواند به هزینه کلی چاپ سه بعدی بیفزاید.

استانداردها و رویکردهای معتبر

در حال حاضر چندین استاندارد برای استفاده از پرینت ۳D در طراحی و تولید دندان مصنوعی وجود دارد، از جمله دقت بالا، سازگاری زیستی، دوام قابل قبول، متناسب بودن، عملکرد صحیح، کنترل کیفیت (به عنوان مثال یکپارچگی و دوام مواد) و مطابقت با الزامات قانونی تعیین شده توسط FDA یا سایر ارگان های مربوطه. با این حال نیاز به ارتقاء استانداردهای فعلی و اضافه شدن سایر رویکردهای معتبر به فرایند پرینت سه بعدی در حوزه دندانپزشکی کاملا احساس می شود.

تحولات آینده و بهبودهای ممکن

به نظر می رسد پیشرفت های آتی در کاربرد پرینت سه بعدی برای ساخت دندان مصنوعی به بهبود خواص مواد مورد استفاده، دستیابی به ضخامت لایه های دقیق تر و کاهش نیاز به پرداخت نهایی منجر شود و هزینه کلی استفاده از این تکنولوژی را باز هم پایین تر بیاورد.

با توجه به وبسایت www.smartechanalysis.com ، گزارش سال ۲۰۱۸ این انتشارات حاکی از رشد سالانه ۳۵ درصد در چاپ سه بعدی دندانپزشکی می باشد. این آمار دلگرم کننده هستند و نشان می دهند که با آشنایی بیشتر بیماران با مزایای این تکنولوژی نوین و توسعه آموزش نرم افزارهای پرینت سه بعدی شاهد رشد به مراتب بیشتر و پیشرفت قابل توجه پرینت ۳D در طراحی و تولید دندان مصنوعی خواهیم بود.

حرف آخر

فناوری پرینت سه بعدی  در دندانپزشکی را می توان به عنوان روشی برای تولید رستوریشن های طراحی شده دیجیتالی با اتصال لایه به لایه مواد در یک رویکرد متوالی توصیف کرد. هنگامی که طراحی به کمک کامپیوتر کامل شد، طرح از طریق تعداد زیادی از لایه های متوالی مواد مایع یا پودر چاپ می شود. ضخامت و جهت هر لایه نقش بسزایی در خواص مدل نهایی دارد. فناوری های پرینت سه بعدی در بسیاری از زمینه ها مانند صنعت، علوم زیستی، پزشکی و دندانپزشکی به سرعت حال توسعه هستند.

در دندانپزشکی از پرینت سه بعدی برای ساخت دندان مصنوعی، بریج، روکش و ایمپلنت استفاده می شود. این روش ساخت پروتزهای دندانی، زمان و هزینه کمتری را برای ساختن پروتز صرف می کند و در مقایسه با روش سنتی در مصرف مواد صرفه جویی می نماید. با این حال، خواص مکانیکی و فیزیکی مواد مورد استفاده در فناوری‌های چاپ سه بعدی در مقایسه با مواد به کار رفته در دندان های مصنوعی سنتی پایین تر است. پیش‌ بینی می‌ شود که بازار جهانی دندانپزشکی دیجیتال در سال‌ های آینده همچنان به رشد خود ادامه دهد، که ناشی از پیشرفت‌ های تکنولوژیکی مداوم و افزایش تقاضا برای مراقبت‌های دندانی کارآمد و دقیق است. با این حال، این بازار نیز با چالش هایی مانند هزینه بالای تجهیزات و عدم آگاهی مردم مواجه است.