3D-принтер в стоматологии: особенности применения и преимущества

3D принтеры способны печатать функциональные протезы из полимерных материалов и металлов. Возможности 3D биопринтеров шире: с их помощью можно напечатать не только ткани организма, костные и суставные структуры, но и созданные из живых клеток органы. Медицинская наука выходит на новый уровень!

Для ускорения исследований лекарственных препаратов ведущие фармацевтические фирмы теперь могут делать заказы на распечатку тканей. В 2030 году планируется распечатка первого человеческого о́ргана. Уже сейчас 3D принтер широко используется в сфере стоматологии.

В связи с чем 3D печать в этой области медицины развивается такими быстрыми темпами? Все очень просто — игнорировать зубные проблемы нельзя, т.к. любое стоматологическое заболевание сопровождается болью. В связи с этим окупаемость внедрения новых технологий в стоматологию происходит быстрее, чем в другие отрасли медицины, к примеру, в онкологию.

Еще одна причина — замена зубов выполняется проще по сравнению с заменой костей или органов. Для получения доступа к зубам нет необходимости в хирургической операции, врачу необходим только широко открытый рот.

Слепок зубов создается зубными техниками из гипса и современных эластичных полимерных материалов. Процесс состоит из нескольких этапов, слепок неоднократно корректируется. Чтобы выполнить 3D печать, необходимо в 3D редакторе смоделировать зубы одновременно с челюстью.

При необходимости полностью заменить челюсть моделируется вся полость рта. 3D редактор упрощает эту задачу, т.к. имеется возможность разделить модель на отдельные части различных размеров. К тому же упрощается процесс контроля. 3D принтер позволяет одновременно распечатать 3D модель, это ускоряет процесс лечения, сэкономить материалы и инструментарий.

Использование 3D принтера исключает процесс ручного моделирования стоматологических конструкций. Пациенты избавляются от длительного процесса ожидания изготовления и установки готовой конструкции, т. к. исключаются этапы ее доработки и неоднократных примерок. Благодаря 3D сканированию специалист получает точные характеристики полости рта, позволяющие выполнить 3D модель коронки либо всей челюсти.

Полученные в итоге трехмерного сканирования снимки позволяют создать 3Д модели различных стоматологических изделий:

• коронок;
• протезов в виде мостов;
• моделей из гипса;
• имплантов;
• ортодонтических инструментов.

Плюсы использования 3D-принтера

В настоящее время при помощи 3D-принтера стоматологи делают модели зубных коронок, виниров, различных мостовидных конструкций, отличающиеся высоким качеством и имеющие долгий срок службы. Такие возможности не только облегчают, но и в разы ускоряют процесс работы зубных техников: наличие обширного выбора материалов позволяет быстро и качественно решить практически все проблемы.

Использование в стоматологии 3D-принтера дает возможность в течение одной сессии смоделировать множество экземпляров. Поскольку проекты хранятся в отдельных файлах, в случае необходимости возможно повторное изготовление модели.

Теперь пациенту стоматологической клиники не придется несколько дней ожидать, пока будут изготовлены модели из гипса. За считанные минуты врач делает 3D-модель, используя интраоральный сканер, полученные параметры моментально передаются в зуботехническую лабораторию для печати. Благодаря скорости и высокой точности процесса уровень выполняемого лечения повышается, ресурсы и время экономятся.

Как создается протез

Процесс создания зубного протеза с использованием 3Д-принтера состоит из нескольких операций:

• 3D сканирование полости рта пациента (используется 3Д-сканер, аппарат компьютерной томографии либо МРТ).
• Обработка результатов с использованием специализированного программного обеспечения.
• Модель печатается на 3D принтере.
• Создается протез.
• Заключительный этап — установка протеза.

Какие технологии 3D печати используются в стоматологии

В стоматологических клиниках используются следующие способы 3D-печати:

• SLS;
• SLM;
• WDM (нанесение слоев быстросохнущих полимерных материалов).

В технологии SLS (селективное лазерное спекание) слои выборочно спекаются лазером. В технологии SLM (селективное лазерное плавление) лазер используется для расплавления слоев, так снижается пористость металла.

В качестве материала используется мелкодисперсный порошок, полученный из металлического сплава. Мельчайшие частицы этого порошка, расплавленные лазерным лучом, соединяются друг с другом. Слои создаются один за другим, итогом становится стоматологическая конструкция, имеющая заданные параметры.

При помощи 3D принтера прямо с компьютера можно печатать любые протезы, независимо от их формы и сложности. Материалами для изготовления зубопротезных конструкций могут также служить хром, кобальт, титан наряду с его сплавами.

Используемые при печати протезов WDM принтеры производят укладку быстросохнущего полимерного материала послойно. До потери полимером вязкости эти слои максимально прочно срастаются между собой. Такие технологии позволяют создавать цельную конструкцию.

Особенности печати фотополимерами

Для надежной фиксации материла на контуре слоя необходимо воздействие вспышкой ультрафиолетового излучения или лучом лазера. Операцию можно выполнить двумя способами:

• распылением (используется при технологии печати MjM);
• погружным способом (применяется при использовании технологии печати SLA).

Фотополимерные вещества используются при создании стоматологических протезов, штампов, панелей и корпусов приборов и пр. Благодаря свойствам фотополимеров получается гладкая поверхность изделий.

Смолы-фотополимеры имеют следующие особенности:

• Небольшой расход материалов, что позволяет получить экономию.
• При небольшой толщине слой имеет очень высокое разрешение.
• Полученный материал обладает устойчивостью к солнечному свету.
• Не позволяет проникать влаге.
• Материал можно выбирать по составу и отдельным свойствам.
• Изделие не нуждается в финишной обработке.

Стоимость фотополимерных материалов довольно высока, как и их обработка, выполняемая на специализированном оборудовании. При выполнении ультрафиолетовой печати используются опоры-фиксаторы, что вызывает дополнительные затраты. Вот почему отдается предпочтение прозрачным фотополимерам, являющимся самыми гладкими и наиболее прочным.

Как нужно хранить фотополимерные материалы

Храниться расходные материалы для 3d принтера должны правильно, в прохладном помещении, освещаемом солнечными лучами. Такие условия сохранят необходимые для печати качества материала.

При обращении с фотополимерами необходимо использовать средства защиты: очки и перчатки. Хотя сами материалы не выделяют в воздух вредных веществ, при их промывке используются растворители, оказывающие негативное воздействие на здоровье человека.