مقدمه
چاپ سه‌بعدی (3D) به عنوان فرآیند ساخت یک جسم فیزیکی از یک مدل دیجیتال سه‌بعدی تعریف می‌شود. استریولیتوگرافی در حوزه دندانپزشکی با چالش‌های اولیه مربوط به مقیاس‌پذیری روبرو بود که مانع از پذیرش گسترده آن می‌شد. با این حال، نقطه عطف قابل توجهی در اوایل دهه 2000 با ظهور اسکنرهای داخل دهانی پدیدار شد که تبدیل فرآیندهای دندانپزشکی آنالوگ به دیجیتال را متحول کرد. این پیشرفت، شتاب پیشرفت‌های چاپ سه‌بعدی را دوباره زنده کرد. متعاقباً، فناوری با سرعت بیشتری پیشرفت کرده و ارتودنسی را از دوران آنالوگ به دوران دیجیتال سوق داده است.
برای اینکه چاپ سه‌بعدی ارزشمند باشد، باید بتوانیم اشیاء را برای چاپ ایجاد کنیم؛ نرم‌افزار CAD به ما امکان می‌دهد اشیاء را از ابتدا ایجاد کنیم، اما در دندانپزشکی و جراحی نیز به داده‌های حجمی به شکل داده‌های توموگرافی کامپیوتری (CT)، داده‌های توموگرافی کامپیوتری پرتو مخروطی (CBCT) و داده‌های اسکن سطح نوری داخل دهانی یا آزمایشگاهی دسترسی داریم. پیشرفت‌های اخیر در CBCT و فناوری اسکن نوری، به ویژه، انقلابی ایجاد کرده و بسیاری از جنبه‌های دندانپزشکی ترمیمی و ایمپلنت را عمیقاً تغییر می‌دهند.
تمرکز فنی و مقایسه‌ای
دندانپزشکی پیوند دیرینه‌ای با تولید کاهشی دارد که معمولاً به عنوان “فرزکاری” توصیف می‌شود. تولید کاهشی به معنای حذف مواد برای تشکیل یک شیء است. CAD CAM برای فرزکاری روکش‌ها و چارچوب‌های بریج اکنون مترادف با فناوری دندانپزشکی مدرن است. دندانپزشکی مدرن با موادی که برای کار با CAD CAM طراحی شده‌اند و جایگزین آلیاژهای ریخته‌گری فلزات گرانبهای سنتی‌تر می‌شوند، آشنایی دارد. این استفاده از فناوری، استفاده از موادی را که در غیر این صورت کار با آنها دشوار بود، تسهیل می‌کند و تکنیک‌های تولید دستی پرزحمت را از بین می‌برد و به تکنسین دندانپزشکی اجازه می‌دهد مهارت‌های دستی خود را بر جنبه‌های خلاقانه‌تر فرآیند تولید، به عنوان مثال لایه‌بندی زیبایی‌شناختی پرسلن، متمرکز کند.
البته هر بار که یک دندانپزشک برای ترمیم یا بازسازی اقدام می‌کند، این روش برای آن بیمار، آن فک، آن دندان یا آن ایمپلنت منحصر به فرد است. بازسازی یا ترمیم نیز پیچیدگی ذاتی خود را خواهد داشت که نیاز به تولید هندسه پیچیده با دقت بالا دارد. اگرچه فرآیندهای فرزکاری چند محوره CAD CAM تا حدی این امکان را فراهم می‌کنند، اما این فرآیند کند و پرهزینه است زیرا ماده از یک بلوک سالم تراشیده می‌شود و دقت آن به پیچیدگی جسم، اندازه ابزار و خواص ماده محدود می‌شود. با این حال، چاپ سه‌بعدی برای ساخت دقیق و یکباره ساختارهای پیچیده در انواع مواد با خواصی که در دندانپزشکی و جراحی بسیار مطلوب هستند، به کار می‌آید.
کاربردها: جراحی دهان، فک و صورت و...
راهنماهای سوراخکاری و برش
این ابزارهای «مهندسی» باید قوی و دقیق باشند و همچنین قابلیت استریلیزاسیون یا ضدعفونی کردن را مانند محیط جراحی داشته باشند. استفاده از راهنماهای مته در دندانپزشکی ایمپلنت در حال رایج شدن است و این فناوری در ارتوپدی برای مثال برای تعویض کامل زانو مورد استقبال قرار گرفته است. استفاده از راهنماهای مته و راهنماهای برش اجازه می‌دهد تا یک طرح سه‌بعدی مجازی که روی صفحه نمایش در نرم‌افزار ایجاد شده است، به محل عمل منتقل شود و به این ترتیب می‌توان آن را به عنوان رابطی بین طرح مجازی و بیمار فیزیکی در نظر گرفت.
روکش و چارچوب‌های دندان مصنوعی جزئی
با استفاده از اسکنرهای داخل دهانی یا اسکنرهای آزمایشگاهی، یک مدل دیجیتال دقیق از دندان تراش خورده، موقعیت ایمپلنت و قوس دندانی ایجاد می‌شود. برای پروتزهای ثابت و متحرک، درمان به صورت دیجیتال برنامه‌ریزی شده و ترمیم‌هایی مانند روکش‌ها، بریج‌ها و ایمپلنت‌ها در نرم‌افزار CAD طراحی می‌گردند. این داده‌های اسکن و طراحی CAD سپس برای فرزکاری یا چاپ سه‌بعدی اجزای پروتز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چاپ سه‌بعدی در پروتزهای فلزی
سازه‌های فلزی می‌توانند به دو روش ساخته شوند:
۱. به روش غیرمستقیم – با استفاده از رزین‌ها یا موم‌های فرسودنی که برای ریخته‌گری به روش موم‌زدایی به کار می‌روند
۲. به روش مستقیم – با استفاده از آلیاژهای فلزی که توسط فناوری‌هایی مانند SLM (ذوب لیزری انتخابی) چاپ می‌شوند
در روش غیرمستقیم مزایای زیر مشاهده می‌شود:
پس‌پردازش کمتری مورد نیاز است
آلیاژهای ریخته‌گری به طور گسترده در دسترس هستند
تجهیزات با هزینه کمتر قابل تهیه هستند
در روش مستقیم ملاحظات زیر باید در نظر گرفته شود:
ماشین‌آلات گران‌قیمتی مورد نیاز است
پروتکل‌های ایمنی سخت‌گیرانه‌ای باید رعایت شود
پس‌پردازش گسترده‌ای باید انجام پذیرد
تولید ترکیبی
برای قاب‌های بریج ایمپلنت، رویکرد ترکیبی می‌تواند به کار گرفته شود:
هندسه‌های پیچیده توسط چاپ سه‌بعدی ساخته می‌شوند
سطح اتصالات مکانیکی بحرانی توسط فرزکاری CNC اصلاح می‌گردد
اگرچه در فرزکاری مقداری ضایعات ایجاد می‌شود، اما مزایای زیر وجود دارد:
همگنی ماده حفظ می‌شود
پس‌پردازش کمی مورد نیاز است
تجهیزات با هزینه کمتری تهیه می‌شوند
مدل‌های دندانپزشکی برای دندانپزشکی ترمیمی
گرایش به استفاده از اسکنرهای داخل دهانی به این معنی است که دندانپزشکان برای ساخت یک مدل فیزیکی از فک اسکن شده به چاپ سه بعدی نیاز دارند.
اگرچه امروزه، چاپ یک مدل اصلی همیشه ضروری نیست، اما مدل اصلی چاپ شده سه بعدی ممکن است برای جنبه‌های مرسوم ساخت ترمیم، مانند اضافه کردن ماده روکش، استفاده شود و ما به دیدن ترمیم‌های نمایش داده شده روی یک مدل عادت کرده‌ایم – حتی اگر مستقیماً به صورت دیجیتالی ساخته شده باشند. داده‌های مدل بیمار ممکن است به صورت دیجیتالی بایگانی شوند و فقط در صورت نیاز چاپ شوند و نیازهای ذخیره‌سازی را کاهش دهند.
ارتودنسی دیجیتال
در ارتودنسی، ممکن است درمان برنامه‌ریزی و وسایل ساخته شوند، یا سیم‌ها به صورت رباتیک بر اساس یک گردش کار دیجیتال با استفاده از اسکن نوری داخل دهانی یا آزمایشگاهی یا حتی CBCT برای ثبت داده‌های بیمار خم شوند. سیستم Invisalign به صورت دیجیتالی دندان‌های بیمار را مرتب می‌کند تا مجموعه‌ای از مدل‌های چاپ سه‌بعدی برای ساخت «الاینرها» ایجاد کند که به تدریج دندان‌ها را در طول ماه‌ها/سال‌ها تغییر موقعیت می‌دهند.
ایمپلنت‌های دندانی
چاپ سه‌بعدی به عنوان روشی برای تولید دسته‌ای از ایمپلنت‌های دندانی پیچیده، توانایی تولید هندسه‌های پیچیده، مانند مورفولوژی استخوان‌مانند را دارد که ممکن است تنها با فرزکاری تولید نشوند – اگرچه فرزکاری/ماشین‌کاری نیز ممکن است برای اصلاح فرم چاپ‌شده – به عنوان مثال، پلتفرم ایمپلنت – مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این فرصت وجود دارد که ایمپلنت‌هایی با هندسه پیچیده ایجاد شود، اگرچه در نهایت قرار دادن ایمپلنت دندانی با استفاده از فرم پیچی به نظر یک رویکرد اثبات‌شده می‌رسد.
برداشتن مجازی براکت
پس از درمان ارتودنسی، قبل از ساخت نگهدارنده‌ها، باید اتصالات و براکت‌ها برداشته شوند. این خطر وجود دارد که دندان‌ها در مدت زمان لازم برای دریافت نگهدارنده‌های جدید، کمی به حالت اولیه خود برگردند. نشان داده شده است که برداشتن مجازی براکت از طریق برنامه‌نویسی CAD برای استفاده بالینی از نگهدارنده‌های ارتودنسی به همان اندازه دقیق است. این روش امکان جدا شدن فوری براکت و نصب نگهدارنده را فراهم می‌کند و خطر عود را کاهش می‌دهد.
جراحی ارتوگناتیک
فناوری چاپ سه بعدی در جراحی ارتوگناتیک استفاده می‌شود. در حال حاضر، می‌توان از آن برای چاپ ویفرهای ارتوگناتیک، راهنماهای برش و مدل‌هایی برای درمان استفاده کرد.
چاپ فلز
پیشرفت‌های اخیر در استفاده از ذوب لیزری انتخابی (SLM) و پخت لیزری انتخابی (SLS) برای ساخت لوازم فلزی مانند براکت/فنر و پیچ استفاده می‌شود. این فرآیندها دقت لوازم و شخصی‌سازی طرح‌های درمانی فردی را افزایش می‌دهند. چاپگرها پرهزینه هستند و بازده سرمایه‌گذاری فعلی برای مطب‌ها به نفع تصمیم خرید است. این امر با کاهش هزینه و زمان چاپ تغییر خواهد کرد.
ماده زیست سازگار ماده‌ای است که می‌تواند بدون ایجاد واکنش‌های مضر مانند موارد زیر، با بدن انسان (مثلاً بافت‌های دهان، لثه، استخوان یا بزاق) به طور ایمن تعامل داشته باشد:
- سمیت
- التهاب
- واکنش‌های آلرژیک
- سرطان‌زایی
برای اینکه یک ماده دندانپزشکی چاپ سه‌بعدی زیست سازگار باشد، باید استانداردهای بین‌المللی (مثلاً ISO 10993 یا FDA Class IIa/IIb برای دستگاه‌های پزشکی) را رعایت کند.
خواص کلیدی مواد چاپ سه بعدی زیست سازگار
ترکیب غیر سمی
عدم نشت مواد شیمیایی مضر (مانند مونومرهای باقیمانده در رزین‌ها).
مثال: فوتوپلیمرهای مورد استفاده در روکش‌ها باید کاملاً خشک شوند تا از تحریک جلوگیری شود.
پایداری مکانیکی
باید در برابر نیروهای داخل دهان (جویدن، آسیاب کردن) بدون تخریب مقاومت کند.
پایداری هیدرولیتیک
در برابر تجزیه در محیط‌های مرطوب (بزاق، خون) مقاوم باشد.
بیومیمیکری
برخی از مواد از خواص طبیعی دندان/استخوان تقلید می‌کنند (مانند رزین‌های پر شده با هیدروکسی آپاتیت برای ادغام بهتر).
قابلیت استریلیزاسیون
باید در برابر اتوکلاو (برای ابزارها/راهنماهای جراحی) بدون تاب برداشتن مقاومت کند.
چرا در دندانپزشکی اهمیت دارد?
حتی مواد موقت (مثلاً راهنماهای جراحی) باید زیست سازگار باشند زیرا با غشاهای مخاطی، خون یا استخوان تماس پیدا می‌کنند. ترمیم‌های دائمی (مثلاً روکش‌ها) برای ایمنی طولانی مدت به استانداردهای سختگیرانه‌تری نیاز دارند.
نتیجه‌گیری :
چاپ سه‌بعدی بدون شک دندانپزشکی را متحول کرده و دقت، کارایی و سفارشی‌سازی بی‌سابقه‌ای را در مراقبت از بیمار ارائه می‌دهد. از روکش‌های زیست‌سازگار و راهنماهای جراحی گرفته تا دندان‌های مصنوعی انعطاف‌پذیر و ترازکننده‌های ارتودنسی، این فناوری درمان‌ها را سریع‌تر، مقرون‌به‌صرفه‌تر و در دسترس‌تر می‌کند. با پیشرفت مواد – شامل خواص ضدمیکروبی، سرامیک‌ها و حتی ترکیبات زیست‌فعال – پتانسیل راه‌حل‌های دندانپزشکی شخصی‌سازی‌شده و بر اساس تقاضا، تنها افزایش خواهد یافت.
در حالی که چالش‌هایی مانند استانداردسازی مواد و مجوزهای نظارتی همچنان پابرجاست، ادغام هوش مصنوعی، اتوماسیون و چاپ زیستی به آینده‌ای اشاره دارد که در آن کلینیک‌های دندانپزشکی کاملاً دیجیتال به یک هنجار تبدیل می‌شوند. برای دندانپزشکان، آزمایشگاه‌ها و بیماران، پذیرش چاپ سه‌بعدی فقط یک ارتقا نیست – بلکه جهشی به سوی دوره بعدی دندانپزشکی هوشمند و بیمارمحور است.
دیگر سوال این نیست که آیا چاپ سه‌بعدی بر دندانپزشکی تسلط خواهد یافت یا خیر، بلکه سوال این است که پتانسیل کامل آن چقدر زود محقق خواهد شد. یک چیز قطعی است: لبخند آینده روی صفحه نمایش طراحی و از یک چاپگر سه‌بعدی متولد خواهد شد.
منبع:
برای تجربه ی بهترین سفارش پرینت سه بعدی، با قیمتی مناسب، همین الان با ما تماس بگیرید.
آدرس: تهران، میدان آزادی، خیابان محمدخانی، پلاک 161، واحد 3