Технологии приводят к смене парадигмы во всех областях здравоохранения. В стоматологии случились значительные перемены в этом направлении. Наряду с новыми инструментами оцифровки, производственные процессы и материалы развиваются с такой высокой степенью интенсивности, что они меняют понимание новых данных, и переопределяют подход к рабочим процессам. Стремительная разработка этих новых стоматологических материалов усложняет процесс принятия решений профессионалами-стоматологами, то, как проводятся исследования и как быстро собираются доказательства, подтверждающие эти новые решения и протоколы.
Применение научно обоснованного подхода к цифровой стоматологии
Дальновидные специалисты-стоматологи, стремящиеся получить подробные результаты при использовании новых материалов для 3D-печати, могут разочароваться, задаваясь такими же вопросами, что и при использовании традиционных материалов. Чтобы избежать разочарования, следует рассмотреть следующие направления исследований при оценке нового решения для 3D-печати.
Сравните варианты производства и категории
Понимание современных материалов начинается с понимания различных методов производства, для которых они используются. Здесь представлены три ключевые области различия в порядке возрастания специфичности.
Сравнение традиционного и цифрового производства
Сегодня цифровой клинический процесс включает в себя четыре основных этапа: оцифровка стоматологических данных пациента (с помощью внутриротового сканирования, КЛКТ, фотографирования, а также статической и динамической окклюзии), проектирование (с помощью программного обеспечения САПР), производство (фрезерование или 3D-печать) и заключительные этапы производственного процесса (термоформование или другие). Точно также, как мы понимаем традиционный рабочий процесс, нам нужно понимать, как методы внутриротового сканирования и САПР могут повлиять на результат печати.
Некоторые аспекты остаются прежними. Например, последствия несоблюдения протоколов и инструкций производителя одинаковы как для традиционных, так и для цифровых рабочих процессов: неточное некачественное внутриротовое сканирование приведет к дефектной виртуальной модели, точно также, как и плохой слепок приведет к неточной модели.
Некоторые аспекты поменялись. С помощью цифрового рабочего процесса точность и безошибочность могут быть количественно измерены, например, с помощью сканирования поверхности и сравнения с цифровым слепком (фото 1). Это имеет основополагающее значение для прогнозирования того, как все составляющие будут адаптироваться внутри полости рта, и дает дополнительное преимущество в виде уверенности, как для врача, так и для пациента в том, что протезы и приспособления соответствуют состоянию пациента с достаточной точностью.
Фото 1a и 1b: Анализ поверхности окклюзионной шины (а) и направляющей капы (b)
Кроме того, сроки изготовления цифровых продуктов могут повлиять на график приема пациента. Например, для полного протезирования цифровой рабочий процесс требует вдвое меньшего количества назначений по сравнению с традиционными рабочими процессами. Более того, в случае потери или поломки изготовление нового зубного протеза можно легко повторить, используя уже имеющиеся цифровые файлы.
Сравнение фрезерования и 3D-печати
Фрезерование используется в стоматологии дольше, чем 3D-печать. Наиболее существенное различие между этими двумя технологиями заключается в том, как они проводятся. Фрезерование, или субтрактивное производство, начинается с цельного куска материала, такого как полиметилметакрилат (ПММА) или диоксид циркония, с использованием режущих инструментов для удаления материала до тех пор, пока не будет достигнута окончательная форма. В то время как, 3D-печать, или аддитивное производство, напротив, использует различные процессы для придания исходному материалу окончательной формы, слой за слоем. В стоматологических 3D-принтерах обычно используется вязкая жидкая смола, которая вступая в реакцию со светом, превращается в твердую, с использованием лазера или другого источника света для избирательного воздействия света на изделие и полимеризации его на месте.
Учитывая разницу в характере производственных процессов, необходимо учитывать различные конструктивные параметры. При фрезеровании во время проектирования и подготовки реставрации или шины учитываются такие ограничения, как компенсирование радиуса фрезерования. При 3D-печати существует меньше конструктивных ограничений, но подготовка файла для изготовления детали требует большего внимания, такого как ориентация детали в принтере (фото 2) и использование надежных держащих конструкций для удержания детали в процессе печати (фото 3).
Фото 2: Дизайн модели для производства прозрачных элайнеров и ретейнеров, напечатанных горизонтально с основанием непосредственно на платформе сборки (1) или вертикально с суппортами (2).
Фото 3: Модель окклюзионной шины с поддерживающими конструкциями.
Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание каждого варианта производства имеют значение при анализе инвестиций. При фрезеровании важно учитывать общий объем отходов, образующихся при производстве, а также долгосрочные затраты на техническое обслуживание. При печати количество отходов сокращается благодаря особенностям производственного процесса, но некоторое оборудование требует почти такого же обслуживания, как фрезерные станки, а расходные материалы, такие как, емкости для смолы, могут быть дорогостоящими.
Наконец, важно проанализировать и понять материалы, доступные и разработанные для каждой производственной системы, и клинические показания, а также клинические сценарии, в которых стоматологи выберут ту или иную технологию.
Сравнение технологий 3D-печати
Как уже упоминалось, большинство стоматологических 3D-принтеров используют жидкую смолу в технологии, называемой фотополимеризацией в ванне, но существует несколько других технологий, включая Powder Bed Fusion (PBF) сплавление в порошковом слое (например, селективное лазерное плавление), экструзию материала (например, моделирование методом наплавленного осаждения (FDM) и струйное распыление материала. К категориям фотополимеризации в ванне относится также технология стереолитографии с низким усилием отрыва (LFS), улучшенной технологии SLA-печати, в которой используется ванна для печати с эластичным дном и перпендикулярным направлением лазерного луча по всей области печати (фото 4). При выборе технологии 3D-печати важно учитывать несколько аспектов, наиболее важными из которых являются точность, время изготовления и доступность материала.
Фото 4: Различные категории 3D-печати. SLA = стереолитография; DLP = цифровая обработка света; LFS = стереолитография с низким усилием отрыва.
Точность может быть измерена несколькими способами. Достоверность и точность зависят от того, насколько точно изготовленная деталь соответствует цифровому файлу. Это может быть достигнуто за счет сочетания характеристик оборудования, таких как разрешение по осям x и y, высота слоя (разрешение по оси z) и размер лазерного пучка. Методы последующей обработки, такие как постполимеризация печатной детали, также могут повлиять на точность.
При быстром развитии клинической стоматологии тайминг имеет решающее значение. Однако время печати - это только один этап процесса. Подготовка файлов, последующая обработка и окончательная очистка деталей могут занимать больше времени, и, что особенно важно, именно эти этапы отнимают драгоценное время у техника и ассистента. При оценке скорости производства необходим обязательный расчет всего времени изготовления, а не только скорость печати.
Наконец, доступность материалов варьируется. Нужно понимать, что важнее - иметь универсальное оборудование или специализированное оборудование для определенных случаев использования. Следует изучить предполагаемый вариант использования и брать во внимание доступность материала, часто классифицируемого по тому, является ли он биосовместимым или нет — если он биосовместим, относится ли он к классу I или классу IIa — и предполагаемому применению. Также важно изучить сертификаты соответствия или декларации о соответствии на продукцию (Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США, правила ЕС по медицинскому оборудованию и другие) и предполагаемую пригодность для предполагаемого применения (фото 5 и 6).
Фото 5: Полный зубной протез, изготовленный из фотополимеров Denture Base Resin и Denture Teeth Resin (Formlabs) 50 мкм.
Фото 6: Реставрационная модель, напечатанная из фотополимера Model Resin V3 (Formlabs) 50 мкм.
Внимательно читайте протоколы и следуйте им
При отсутствии результатов in vivo ключевым является соблюдение правильных протоколов в соответствии с инструкциями производителя (фото 7). Производители проводят испытания в соответствии со стандартами Международной организации по стандартизации (ISO), чтобы гарантировать, что механические и биосовместимые свойства деталей, изготовленных из их материалов, подходят для их предполагаемого применения, и публикуют эти протоколы в своих инструкциях по эксплуатации. Точное соблюдение этих протоколов является обязательным для обеспечения биосовместимости и оптимальной производительности печатной детали.
Фото 7: Ключевым моментом является соблюдение правильных протоколов в соответствии с инструкциями производителя. IPA=изопропиловый спирт.
Во многих опубликованных исследованиях изучалось, как механические свойства печатной детали могут изменяться при изменении этапов последующей обработки, но важно иметь в виду, что изменение этих параметров означает несоблюдение протокола, предусмотренного в инструкциях, и, таким образом, могут быть поставлены на карту безопасность и биосовместимость.
Рассмотрим in vitro и технические данные
Рандомизированные контролируемые клинические испытания и систематические обзоры предоставляют наиболее убедительные доказательства, но для их получения нужен один фундаментальный фактор: время. В свете стремительной разработки новых стоматологических материалов данные, полученные в лабораторных условиях, чрезвычайно полезны и являются хорошей отправной точкой для понимания характеристик материала. Производители стоматологических материалов должны понимать, что проведение исследований in vitro поможет сформировать предварительное доверие к материалам. Они должны быть сосредоточены на ответе на ключевые вопросы, такие как, как долго прослужит этот материал, каков протокол цементации этих новых материалов и какие клинические соображения необходимо учитывать на основе этого материала.
Стандарты ISO являются ценным ресурсом при анализе технических паспортов. Внедрение этих спецификаций выгодно для стоматологических сообществ, поскольку у них есть контрольные показатели и стандартизированные тесты, доступные для измерения производительности и качества стоматологических материалов. Как упоминалось в книге Филлипса “Наука о стоматологических материалах": "Стоматологам предоставляются беспристрастные и надежные критерии отбора. Осведомленность техников зуботехнических лабораторий и стоматологов о требованиях этих спецификаций имеет важное значение для признания ограничений стоматологических материалов, с которыми они работают”. Настоящее и будущее поколения должны быть ознакомлены со стандартами ISO в рамках традиционного стоматологического образования, чтобы руководствоваться ими при принятии клинических решений. Более того, это возможность протестировать и определить, достаточно ли этих стандартов или их необходимо обновить, чтобы охватить любые предстоящие новые категории материалов.
Производители материалов для 3D-печати публикуют паспорта безопасности и часто маркетинговые брошюры, которые могут содержать дополнительные технические данные. Чтобы получить важную информацию о характеристиках материала в отсутствие исследований in vivo нужно обязательно внимательно изучить эти документы, чтобы собрать важную информацию о том, как материал соответствует стандартам ISO.
Предпосылки для исследований
Конечно, доказательства не могут ограничиваться данными in vitro. Напротив, это основа и доказательства для того, чтобы учреждения начали проводить клинические исследования. Промышленность и исследовательские институты должны тесно сотрудничать, чтобы помочь собрать эти данные и начать проводить исследования in vivo, как только материал будет доступен. Чтобы получать соответствующие и значимые клинические доказательства в соответствующие сроки, необходимо разрабатывать новые стратегии исследования. Поскольку новые технологии и материалы для 3D-печати появляются на рынке так быстро — каждый год на коммерческой основе внедряется множество новых инноваций, — клиницистам и исследователям необходимо проявлять творческий подход к своим стратегиям, чтобы обеспечить полезные клинические результаты до того, как продукты, которые они тестируют, устареют. Например, исследователи могут проводить многоцентровые исследования, чтобы максимально увеличить объем выборки тестов, используя один и тот же протокол. Перспективным учебным заведениям также следует рассмотреть возможность расширения сотрудничества с промышленностью для тщательного тестирования материалов следующего поколения, пока они еще находятся в стадии разработки.
3D - печать - это не будущее, это настоящее
3D-печать уже здесь, и клиницисты, исследователи и производители совместно расширяют возможности этой технологии. Стоматологическим сообществам в целом пора начать понимать и изучать эту технологию и адаптироваться к этому быстрому темпу инноваций, если они желают иметь возможность воспользоваться преимуществами, которые приносят технологии, предоставляя пациентам безопасные варианты лечения. Расширение знаний о стоматологических материалах для включения этих новых процедур и протоколов при одновременном содействии более тесному сотрудничеству между исследовательскими институтами по всему миру - это то, что позволит стоматологической профессии продолжать внедрять инновации и процветать, используя новейшие технологии.
Автор: Dr Elisa Praderi
Технологии приводят к смене парадигмы во всех областях здравоохранения. В стоматологии случились значительные перемены в этом направлении. Наряду с новыми инструментами оцифровки, производственные процессы и материалы развиваются с такой высокой степенью интенсивности, что они меняют понимание новых данных, и переопределяют подход к рабочим процессам. Стремительная разработка этих новых стоматологических материалов усложняет процесс принятия решений профессионалами-стоматологами, то, как проводятся исследования и как быстро собираются доказательства, подтверждающие эти новые решения и протоколы.
Применение научно обоснованного подхода к цифровой стоматологии
Дальновидные специалисты-стоматологи, стремящиеся получить подробные результаты при использовании новых материалов для 3D-печати, могут разочароваться, задаваясь такими же вопросами, что и при использовании традиционных материалов. Чтобы избежать разочарования, следует рассмотреть следующие направления исследований при оценке нового решения для 3D-печати.
Сравните варианты производства и категории
Понимание современных материалов начинается с понимания различных методов производства, для которых они используются. Здесь представлены три ключевые области различия в порядке возрастания специфичности.
Сравнение традиционного и цифрового производства
Сегодня цифровой клинический процесс включает в себя четыре основных этапа: оцифровка стоматологических данных пациента (с помощью внутриротового сканирования, КЛКТ, фотографирования, а также статической и динамической окклюзии), проектирование (с помощью программного обеспечения САПР), производство (фрезерование или 3D-печать) и заключительные этапы производственного процесса (термоформование или другие). Точно также, как мы понимаем традиционный рабочий процесс, нам нужно понимать, как методы внутриротового сканирования и САПР могут повлиять на результат печати.
Некоторые аспекты остаются прежними. Например, последствия несоблюдения протоколов и инструкций производителя одинаковы как для традиционных, так и для цифровых рабочих процессов: неточное некачественное внутриротовое сканирование приведет к дефектной виртуальной модели, точно также, как и плохой слепок приведет к неточной модели.
Некоторые аспекты поменялись. С помощью цифрового рабочего процесса точность и безошибочность могут быть количественно измерены, например, с помощью сканирования поверхности и сравнения с цифровым слепком (фото 1). Это имеет основополагающее значение для прогнозирования того, как все составляющие будут адаптироваться внутри полости рта, и дает дополнительное преимущество в виде уверенности, как для врача, так и для пациента в том, что протезы и приспособления соответствуют состоянию пациента с достаточной точностью.
Фото 1a и 1b: Анализ поверхности окклюзионной шины (а) и направляющей капы (b)
Кроме того, сроки изготовления цифровых продуктов могут повлиять на график приема пациента. Например, для полного протезирования цифровой рабочий процесс требует вдвое меньшего количества назначений по сравнению с традиционными рабочими процессами. Более того, в случае потери или поломки изготовление нового зубного протеза можно легко повторить, используя уже имеющиеся цифровые файлы.
Сравнение фрезерования и 3D-печати
Фрезерование используется в стоматологии дольше, чем 3D-печать. Наиболее существенное различие между этими двумя технологиями заключается в том, как они проводятся. Фрезерование, или субтрактивное производство, начинается с цельного куска материала, такого как полиметилметакрилат (ПММА) или диоксид циркония, с использованием режущих инструментов для удаления материала до тех пор, пока не будет достигнута окончательная форма. В то время как, 3D-печать, или аддитивное производство, напротив, использует различные процессы для придания исходному материалу окончательной формы, слой за слоем. В стоматологических 3D-принтерах обычно используется вязкая жидкая смола, которая вступая в реакцию со светом, превращается в твердую, с использованием лазера или другого источника света для избирательного воздействия света на изделие и полимеризации его на месте.
Учитывая разницу в характере производственных процессов, необходимо учитывать различные конструктивные параметры. При фрезеровании во время проектирования и подготовки реставрации или шины учитываются такие ограничения, как компенсирование радиуса фрезерования. При 3D-печати существует меньше конструктивных ограничений, но подготовка файла для изготовления детали требует большего внимания, такого как ориентация детали в принтере (фото 2) и использование надежных держащих конструкций для удержания детали в процессе печати (фото 3).
Фото 2: Дизайн модели для производства прозрачных элайнеров и ретейнеров, напечатанных горизонтально с основанием непосредственно на платформе сборки (1) или вертикально с суппортами (2).
Фото 3: Модель окклюзионной шины с поддерживающими конструкциями.
Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание каждого варианта производства имеют значение при анализе инвестиций. При фрезеровании важно учитывать общий объем отходов, образующихся при производстве, а также долгосрочные затраты на техническое обслуживание. При печати количество отходов сокращается благодаря особенностям производственного процесса, но некоторое оборудование требует почти такого же обслуживания, как фрезерные станки, а расходные материалы, такие как, емкости для смолы, могут быть дорогостоящими.
Наконец, важно проанализировать и понять материалы, доступные и разработанные для каждой производственной системы, и клинические показания, а также клинические сценарии, в которых стоматологи выберут ту или иную технологию.
Сравнение технологий 3D-печати
Как уже упоминалось, большинство стоматологических 3D-принтеров используют жидкую смолу в технологии, называемой фотополимеризацией в ванне, но существует несколько других технологий, включая Powder Bed Fusion (PBF) сплавление в порошковом слое (например, селективное лазерное плавление), экструзию материала (например, моделирование методом наплавленного осаждения (FDM) и струйное распыление материала. К категориям фотополимеризации в ванне относится также технология стереолитографии с низким усилием отрыва (LFS), улучшенной технологии SLA-печати, в которой используется ванна для печати с эластичным дном и перпендикулярным направлением лазерного луча по всей области печати (фото 4). При выборе технологии 3D-печати важно учитывать несколько аспектов, наиболее важными из которых являются точность, время изготовления и доступность материала.
Фото 4: Различные категории 3D-печати. SLA = стереолитография; DLP = цифровая обработка света; LFS = стереолитография с низким усилием отрыва.
Точность может быть измерена несколькими способами. Достоверность и точность зависят от того, насколько точно изготовленная деталь соответствует цифровому файлу. Это может быть достигнуто за счет сочетания характеристик оборудования, таких как разрешение по осям x и y, высота слоя (разрешение по оси z) и размер лазерного пучка. Методы последующей обработки, такие как постполимеризация печатной детали, также могут повлиять на точность.
При быстром развитии клинической стоматологии тайминг имеет решающее значение. Однако время печати - это только один этап процесса. Подготовка файлов, последующая обработка и окончательная очистка деталей могут занимать больше времени, и, что особенно важно, именно эти этапы отнимают драгоценное время у техника и ассистента. При оценке скорости производства необходим обязательный расчет всего времени изготовления, а не только скорость печати.
Наконец, доступность материалов варьируется. Нужно понимать, что важнее - иметь универсальное оборудование или специализированное оборудование для определенных случаев использования. Следует изучить предполагаемый вариант использования и брать во внимание доступность материала, часто классифицируемого по тому, является ли он биосовместимым или нет — если он биосовместим, относится ли он к классу I или классу IIa — и предполагаемому применению. Также важно изучить сертификаты соответствия или декларации о соответствии на продукцию (Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США, правила ЕС по медицинскому оборудованию и другие) и предполагаемую пригодность для предполагаемого применения (фото 5 и 6).
Фото 5: Полный зубной протез, изготовленный из фотополимеров Denture Base Resin и Denture Teeth Resin (Formlabs) 50 мкм.
Фото 6: Реставрационная модель, напечатанная из фотополимера Model Resin V3 (Formlabs) 50 мкм.
Внимательно читайте протоколы и следуйте им
При отсутствии результатов in vivo ключевым является соблюдение правильных протоколов в соответствии с инструкциями производителя (фото 7). Производители проводят испытания в соответствии со стандартами Международной организации по стандартизации (ISO), чтобы гарантировать, что механические и биосовместимые свойства деталей, изготовленных из их материалов, подходят для их предполагаемого применения, и публикуют эти протоколы в своих инструкциях по эксплуатации. Точное соблюдение этих протоколов является обязательным для обеспечения биосовместимости и оптимальной производительности печатной детали.
Фото 7: Ключевым моментом является соблюдение правильных протоколов в соответствии с инструкциями производителя. IPA=изопропиловый спирт.
Во многих опубликованных исследованиях изучалось, как механические свойства печатной детали могут изменяться при изменении этапов последующей обработки, но важно иметь в виду, что изменение этих параметров означает несоблюдение протокола, предусмотренного в инструкциях, и, таким образом, могут быть поставлены на карту безопасность и биосовместимость.
Рассмотрим in vitro и технические данные
Рандомизированные контролируемые клинические испытания и систематические обзоры предоставляют наиболее убедительные доказательства, но для их получения нужен один фундаментальный фактор: время. В свете стремительной разработки новых стоматологических материалов данные, полученные в лабораторных условиях, чрезвычайно полезны и являются хорошей отправной точкой для понимания характеристик материала. Производители стоматологических материалов должны понимать, что проведение исследований in vitro поможет сформировать предварительное доверие к материалам. Они должны быть сосредоточены на ответе на ключевые вопросы, такие как, как долго прослужит этот материал, каков протокол цементации этих новых материалов и какие клинические соображения необходимо учитывать на основе этого материала.
Стандарты ISO являются ценным ресурсом при анализе технических паспортов. Внедрение этих спецификаций выгодно для стоматологических сообществ, поскольку у них есть контрольные показатели и стандартизированные тесты, доступные для измерения производительности и качества стоматологических материалов. Как упоминалось в книге Филлипса “Наука о стоматологических материалах": "Стоматологам предоставляются беспристрастные и надежные критерии отбора. Осведомленность техников зуботехнических лабораторий и стоматологов о требованиях этих спецификаций имеет важное значение для признания ограничений стоматологических материалов, с которыми они работают”. Настоящее и будущее поколения должны быть ознакомлены со стандартами ISO в рамках традиционного стоматологического образования, чтобы руководствоваться ими при принятии клинических решений. Более того, это возможность протестировать и определить, достаточно ли этих стандартов или их необходимо обновить, чтобы охватить любые предстоящие новые категории материалов.
Производители материалов для 3D-печати публикуют паспорта безопасности и часто маркетинговые брошюры, которые могут содержать дополнительные технические данные. Чтобы получить важную информацию о характеристиках материала в отсутствие исследований in vivo нужно обязательно внимательно изучить эти документы, чтобы собрать важную информацию о том, как материал соответствует стандартам ISO.
Предпосылки для исследований
Конечно, доказательства не могут ограничиваться данными in vitro. Напротив, это основа и доказательства для того, чтобы учреждения начали проводить клинические исследования. Промышленность и исследовательские институты должны тесно сотрудничать, чтобы помочь собрать эти данные и начать проводить исследования in vivo, как только материал будет доступен. Чтобы получать соответствующие и значимые клинические доказательства в соответствующие сроки, необходимо разрабатывать новые стратегии исследования. Поскольку новые технологии и материалы для 3D-печати появляются на рынке так быстро — каждый год на коммерческой основе внедряется множество новых инноваций, — клиницистам и исследователям необходимо проявлять творческий подход к своим стратегиям, чтобы обеспечить полезные клинические результаты до того, как продукты, которые они тестируют, устареют. Например, исследователи могут проводить многоцентровые исследования, чтобы максимально увеличить объем выборки тестов, используя один и тот же протокол. Перспективным учебным заведениям также следует рассмотреть возможность расширения сотрудничества с промышленностью для тщательного тестирования материалов следующего поколения, пока они еще находятся в стадии разработки.
3D - печать - это не будущее, это настоящее
3D-печать уже здесь, и клиницисты, исследователи и производители совместно расширяют возможности этой технологии. Стоматологическим сообществам в целом пора начать понимать и изучать эту технологию и адаптироваться к этому быстрому темпу инноваций, если они желают иметь возможность воспользоваться преимуществами, которые приносят технологии, предоставляя пациентам безопасные варианты лечения. Расширение знаний о стоматологических материалах для включения этих новых процедур и протоколов при одновременном содействии более тесному сотрудничеству между исследовательскими институтами по всему миру - это то, что позволит стоматологической профессии продолжать внедрять инновации и процветать, используя новейшие технологии.
Автор: Dr Elisa Praderi
Читайте также:
Статьи от брендов
0 комментариев